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系統共定義了64種信號，分為兩大類(lèi)：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(chēng)為非實(shí)時(shí)信號，不支持排隊，信號可能會(huì )丟失, 比如發(fā)送多次相同的信號, 進(jìn)程只能收到一次. 信號值取值區間為1~31；

• 可靠信號： 也稱(chēng)為實(shí)時(shí)信號，支持排隊, 信號不會(huì )丟失, 發(fā)多少次, 就可以收到多少次. 信號值取值區間為32~64

在終端，可通過(guò)kill -l查看所有的signal信號

對于signal信號，絕大部分的默認處理都是終止進(jìn)程或停止進(jìn)程，或dump內核映像轉儲。 上述的31的信號為非實(shí)時(shí)信號，其他的信號32-64 都是實(shí)時(shí)信號。

信號來(lái)源分為硬件類(lèi)和軟件類(lèi)：

• 用戶(hù)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檢測到內存非法訪(fǎng)問(wèn)等異常，通知內核生成相應信號，并發(fā)送給發(fā)生事件的進(jìn)程；

通過(guò)系統調用，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結構體中有一個(gè)未決信號的成員變量 struct sigpending pending。每個(gè)信號在進(jìn)程中注冊都會(huì )把信號值加入到進(jìn)程的未決信號集。

• 非實(shí)時(shí)信號發(fā)送給進(jìn)程時(shí)，如果該信息已經(jīng)在進(jìn)程中注冊過(guò)，不會(huì )再次注冊，故信號會(huì )丟失；

• 實(shí)時(shí)信號發(fā)送給進(jìn)程時(shí)，不管該信號是否在進(jìn)程中注冊過(guò)，都會(huì )再次注冊。故信號不會(huì )丟失；

• 非實(shí)時(shí)信號：不可重復注冊，最多只有一個(gè)sigqueue結構；當該結構被釋放后，把該信號從進(jìn)程未決信號集中刪除，則信號注銷(xiāo)完畢；

• 實(shí)時(shí)信號：可重復注冊，可能存在多個(gè)sigqueue結構；當該信號的所有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(xiāo)完畢；

內核處理進(jìn)程收到的signal是在當前進(jìn)程的上下文，故進(jìn)程必須是Running狀態(tài)。當進(jìn)程喚醒或者調度后獲取CPU，則會(huì )從內核態(tài)轉到用戶(hù)態(tài)時(shí)檢測是否有signal等待處理，處理完，進(jìn)程會(huì )把相應的未決信號從鏈表中去掉。

signal信號處理時(shí)機： 內核態(tài) -> signal信號處理 -> 用戶(hù)態(tài)：

• 在內核態(tài)，signal信號不起作用；

• 在用戶(hù)態(tài)，signal所有未被屏蔽的信號都處理完畢；

• 當屏蔽信號，取消屏蔽時(shí)，會(huì )在下一次內核轉用戶(hù)態(tài)的過(guò)程中執行；

進(jìn)程對信號的處理方式： 有3種

• 默認 接收到信號后按默認的行為處理該信號。 這是多數應用采取的處理方式。

• 自定義 用自定義的信號處理函數來(lái)執行特定的動(dòng)作

• 忽略 接收到信號后不做任何反應。

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

信號安裝函數

• signal()：不支持信號傳遞信息，主要用于非實(shí)時(shí)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結構體

• sa_handler:信號處理函數

• sa_mask：指定信號處理程序執行過(guò)程中需要阻塞的信號；

• sa_flags：標示位

• 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^續運行時(shí)不會(huì )收到 SIGCHLD 信號。

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

• SA_NODEFER：使對信號的屏蔽無(wú)效，即在信號處理函數執行期間仍能發(fā)出這個(gè)信號。

• SA_RESETHAND：信號處理之后重新設置為默認的處理方式。

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

函數原型：

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

• signum：要操作的signal信號。

• act：設置對signal信號的新處理方式。

• oldact：原來(lái)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(gè)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(shí)時(shí)信號提出，與sigaction()組合使用，當然也支持非實(shí)時(shí)信號的發(fā)送；

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

• setitimer()：設置定時(shí)器，計時(shí)達到后給進(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，默認進(jìn)程會(huì )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

• 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

• sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset))； 不同how參數，實(shí)現不同功能

• 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)程執行，直到收到信號再恢復原有掩碼并繼續執行進(jìn)程。

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