Linux信號(signal)機制

信號(signal)是一種軟中斷，信號機制是進(jìn)程間通信的一種方式，采用異步通信方式

Linux系統(tǒng)共定義了64種信號，分為兩大類：可靠信號與不可靠信號，前32種信號為不可靠信號，后32種為可靠信號。

• 不可靠信號： 也稱為非實時信號，不支持排隊，信號可能會丟失, 比如發(fā)送多次相同的信號, 進(jìn)程只能收到一次. 信號值取值區(qū)間為1~31；

• 可靠信號： 也稱為實時信號，支持排隊, 信號不會丟失, 發(fā)多少次, 就可以收到多少次. 信號值取值區(qū)間為32~64

在終端，可通過kill -l查看所有的signal信號

對于signal信號，絕大部分的默認(rèn)處理都是終止進(jìn)程或停止進(jìn)程，或dump內(nèi)核映像轉(zhuǎn)儲。 上述的31的信號為非實時信號，其他的信號32-64 都是實時信號。

信號來源分為硬件類和軟件類：

• 用戶輸入：比如在終端上按下組合鍵ctrl+C，產(chǎn)生SIGINT信號；

• 硬件異常：CPU檢測到內(nèi)存非法訪問等異常，通知內(nèi)核生成相應(yīng)信號，并發(fā)送給發(fā)生事件的進(jìn)程；

通過系統(tǒng)調(diào)用，發(fā)送signal信號：kill()，raise()，sigqueue()，alarm()，setitimer()，abort()

• kernel,使用 kill_proc_info(）等

• native,使用 kill() 或者raise()等

• java,使用 Procees.sendSignal()等

在進(jìn)程task_struct結(jié)構(gòu)體中有一個未決信號的成員變量 struct sigpending pending。每個信號在進(jìn)程中注冊都會把信號值加入到進(jìn)程的未決信號集。

• 非實時信號發(fā)送給進(jìn)程時，如果該信息已經(jīng)在進(jìn)程中注冊過，不會再次注冊，故信號會丟失；

• 實時信號發(fā)送給進(jìn)程時，不管該信號是否在進(jìn)程中注冊過，都會再次注冊。故信號不會丟失；

• 非實時信號：不可重復(fù)注冊，最多只有一個sigqueue結(jié)構(gòu)；當(dāng)該結(jié)構(gòu)被釋放后，把該信號從進(jìn)程未決信號集中刪除，則信號注銷完畢；

• 實時信號：可重復(fù)注冊，可能存在多個sigqueue結(jié)構(gòu)；當(dāng)該信號的所有sigqueue處理完畢后，把該信號從進(jìn)程未決信號集中刪除，則信號注銷完畢；

內(nèi)核處理進(jìn)程收到的signal是在當(dāng)前進(jìn)程的上下文，故進(jìn)程必須是Running狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)程喚醒或者調(diào)度后獲取CPU，則會從內(nèi)核態(tài)轉(zhuǎn)到用戶態(tài)時檢測是否有signal等待處理，處理完，進(jìn)程會把相應(yīng)的未決信號從鏈表中去掉。

signal信號處理時機： 內(nèi)核態(tài) -> signal信號處理 -> 用戶態(tài)：

• 在內(nèi)核態(tài)，signal信號不起作用；

• 在用戶態(tài)，signal所有未被屏蔽的信號都處理完畢；

• 當(dāng)屏蔽信號，取消屏蔽時，會在下一次內(nèi)核轉(zhuǎn)用戶態(tài)的過程中執(zhí)行；

進(jìn)程對信號的處理方式： 有3種

• 默認(rèn) 接收到信號后按默認(rèn)的行為處理該信號。 這是多數(shù)應(yīng)用采取的處理方式。

• 自定義 用自定義的信號處理函數(shù)來執(zhí)行特定的動作

• 忽略 接收到信號后不做任何反應(yīng)。

進(jìn)程處理某個信號前，需要先在進(jìn)程中安裝此信號。安裝過程主要是建立信號值和進(jìn)程對相應(yīng)信息值的動作。

信號安裝函數(shù)

• signal()：不支持信號傳遞信息，主要用于非實時信號安裝；

• sigaction():支持信號傳遞信息，可用于所有信號安裝；

其中 sigaction結(jié)構(gòu)體

• sa_handler:信號處理函數(shù)

• sa_mask：指定信號處理程序執(zhí)行過程中需要阻塞的信號；

• sa_flags：標(biāo)示位

• SA_RESTART：使被信號打斷的syscall重新發(fā)起。

• SA_NOCLDSTOP：使父進(jìn)程在它的子進(jìn)程暫?；蚶^續(xù)運行時不會收到 SIGCHLD 信號。

• SA_NOCLDWAIT：使父進(jìn)程在它的子進(jìn)程退出時不會收到SIGCHLD信號，這時子進(jìn)程如果退出也不會成為僵 尸進(jìn)程。

• SA_NODEFER：使對信號的屏蔽無效，即在信號處理函數(shù)執(zhí)行期間仍能發(fā)出這個信號。

• SA_RESETHAND：信號處理之后重新設(shè)置為默認(rèn)的處理方式。

• SA_SIGINFO：使用sa_sigaction成員而不是sa_handler作為信號處理函數(shù)。

函數(shù)原型：

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

• signum：要操作的signal信號。

• act：設(shè)置對signal信號的新處理方式。

• oldact：原來對信號的處理方式。

• 返回值：0 表示成功，-1 表示有錯誤發(fā)生。

• kill()：用于向進(jìn)程或進(jìn)程組發(fā)送信號；

• sigqueue()：只能向一個進(jìn)程發(fā)送信號，不能像進(jìn)程組發(fā)送信號；主要針對實時信號提出，與sigaction()組合使用，當(dāng)然也支持非實時信號的發(fā)送；

• alarm()：用于調(diào)用進(jìn)程指定時間后發(fā)出SIGALARM信號；

• setitimer()：設(shè)置定時器，計時達(dá)到后給進(jìn)程發(fā)送SIGALRM信號，功能比alarm更強大；

• abort()：向進(jìn)程發(fā)送SIGABORT信號，默認(rèn)進(jìn)程會異常退出。

• raise()：用于向進(jìn)程自身發(fā)送信號；

信號集操作函數(shù)

• sigemptyset(sigset_t *set)：信號集全部清0；

• sigfillset(sigset_t *set)： 信號集全部置1，則信號集包含linux支持的64種信號；

• sigaddset(sigset_t *set, int signum)：向信號集中加入signum信號；

• sigdelset(sigset_t *set, int signum)：向信號集中刪除signum信號；

• sigismember(const sigset_t *set, int signum)：判定信號signum是否存在信號集中。

信號阻塞函數(shù)

• sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset))； 不同how參數(shù)，實現(xiàn)不同功能

• SIG_BLOCK：將set指向信號集中的信號，添加到進(jìn)程阻塞信號集；

• SIG_UNBLOCK：將set指向信號集中的信號，從進(jìn)程阻塞信號集刪除；

• SIG_SETMASK：將set指向信號集中的信號，設(shè)置成進(jìn)程阻塞信號集；

• sigpending(sigset_t *set))：獲取已發(fā)送到進(jìn)程，卻被阻塞的所有信號；

• sigsuspend(const sigset_t *mask))：用mask代替進(jìn)程的原有掩碼，并暫停進(jìn)程執(zhí)行，直到收到信號再恢復(fù)原有掩碼并繼續(xù)執(zhí)行進(jìn)程。

Linux信號(signal)機制 - JackPeng博客 (yuanfentiank789.github.io)