Linux网络编程【信号篇】1

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01. 学习目标

• 了解信号中的基本概念
• 熟练使用信号相关的函数
• 了解内核中的阻塞信号集和未决信号集作用
• 参考文档使用信号集操作相关函数
• 熟练使用信号捕捉函数signal
• 熟练使用信号捕捉函数sigaction
• 熟练掌握使用信号完成子进程的回收

02. 信号的概述

信号的概念

信号是 Linux 进程间通信的最古老的方式。信号是软件中断，它是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信的方式 。信号可以导致一个正在运行的进程被另一个正在运行的异步进程中断，转而处理某一个突发事件。

“中断”在我们生活中经常遇到，譬如，我正在房间里打游戏，突然送快递的来了，把正在玩游戏的我给“中断”了，我去签收快递( 处理中断 )，处理完成后，再继续玩我的游戏。

这里我们学习的“信号”就是属于这么一种“中断”。我们在终端上敲“Ctrl+c”，就产生一个“中断”，相当于产生一个信号，接着就会处理这么一个“中断任务”（默认的处理方式为中断当前进程）。

信号的特点

• 简单
• 不能携带大量信息
• 满足某个特设条件才发送

信号可以直接进行用户空间进程和内核空间进程的交互，内核进程可以利用它来通知用户空间进程发生了哪些系统事件。

一个完整的信号周期包括三个部分：信号的产生，信号在进程中的注册，信号在进程中的注销，执行信号处理函数。如下图所示：

注意：这里信号的产生，注册，注销时信号的内部机制，而不是信号的函数实现。

03. 信号的编号(了解)

1）信号编号：

Unix早期版本就提供了信号机制，但不可靠，信号可能丢失。Berkeley 和 AT&T都对信号模型做了更改，增加了可靠信号机制。但彼此不兼容。POSIX.1对可靠信号例程进行了标准化。

Linux 可使用命令：kill -l（“l” 为字母），查看相应的信号。

不存在编号为0的信号。其中1-31号信号称之为常规信号（也叫普通信号或标准信号），34-64称之为实时信号，驱动编程与硬件相关。名字上区别不大。而前32个名字各不相同。

2） Linux常规信号一览表 :

04. 信号四要素

每个信号必备4要素，分别是：

1）编号 2）名称 3）事件 4）默认处理动作

可通过man 7 signal查看帮助文档获取：

在标准信号中，有一些信号是有三个“Value”，第一个值通常对alpha和sparc架构有效，中间值针对x86、arm和其他架构，最后一个应用于mips架构。一个‘-’表示在对应架构上尚未定义该信号。

不同的操作系统定义了不同的系统信号。因此有些信号出现在Unix系统内，也出现在Linux中，而有的信号出现在FreeBSD或Mac OS中却没有出现在Linux下。这里我们只研究Linux系统中的信号。

Action为默认动作：

• Term：终止进程
• Ign： 忽略信号 (默认即时对该种信号忽略操作)
• Core：终止进程，生成Core文件。(查验死亡原因，用于gdb调试)
• Stop：停止（暂停）进程
• Cont：继续运行进程

注意通过man 7 signal命令查看帮助文档，其中可看到 : The signals SIGKILL and SIGSTOP cannot be caught, blocked, or ignored.

这里特别强调了9) SIGKILL 和19) SIGSTOP信号，不允许忽略和捕捉，只能执行默认动作。甚至不能将其设置为阻塞。

另外需清楚，只有每个信号所对应的事件发生了，该信号才会被递送(但不一定递达)，不应乱发信号！！

05. 信号的状态

1) 产生

a) 当用户按某些终端键时，将产生信号。

终端上按“Ctrl+c”组合键通常产生中断信号 SIGINT

终端上按“Ctrl+\”键通常产生中断信号 SIGQUIT

终端上按“Ctrl+z”键通常产生中断信号 SIGSTOP 等。

b) 硬件异常将产生信号。

除数为 0，无效的内存访问等。这些情况通常由硬件检测到，并通知内核，然后内核产生适当的信号发送给相应的进程。

c) 软件异常将产生信号。

当检测到某种软件条件已发生(如：定时器alarm)，并将其通知有关进程时，产生信号。

d) 调用系统函数(如：kill、raise、abort)将发送信号。

注意：接收信号进程和发送信号进程的所有者必须相同，或发送信号进程的所有者必须是超级用户。

e) 运行 kill /killall命令将发送信号。

此程序实际上是使用 kill 函数来发送信号。也常用此命令终止一个失控的后台进程。

2) 未决状态：没有被处理

3) 递达状态：信号被处理了

06. 阻塞信号集和未决信号集

信号的实现手段导致信号有很强的延时性，但对于用户来说，时间非常短，不易察觉。

Linux内核的进程控制块PCB是一个结构体，task_struct, 除了包含进程id，状态，工作目录，用户id，组id，文件描述符表，还包含了信号相关的信息，主要指阻塞信号集和未决信号集。

6.1 阻塞信号集(信号屏蔽字)

将某些信号加入集合，对他们设置屏蔽，当屏蔽x信号后，再收到该信号，该信号的处理将推后(处理发生在解除屏蔽后)。

6.2 未决信号集

信号产生，未决信号集中描述该信号的位立刻翻转为1，表示信号处于未决状态。当信号被处理对应位翻转回为0。这一时刻往往非常短暂。

信号产生后由于某些原因(主要是阻塞)不能抵达。这类信号的集合称之为未决信号集。在屏蔽解除前，信号一直处于未决状态。