[linux] 详解linux进程信号
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了[linux] 详解linux进程信号相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
目录
1. 信号概念
信号就是程序要执行某件事情之前发送的信号，通知进程要做什么事情，是一个软件中断，信号是进程之间事件异步通知的一种方式。
下面用一个具体的例子解释信号。在日常生活中有非常多种的信号，比如说在过马路时，红灯不通行，绿灯通行。这就是一个发送给行人与车辆的信号。
在linux种，写了一个程序，但是这个程序因为某种原因，没有办法正常结束了，可以通过 ctrl+c 强制的结束掉这个进程。在这个过程中，使用ctrl+c产生了一个硬件的中断，给进程发送了一个结束的信号，进程接收到这个信号并且立即处理这个信号，结束进程。
2. 信号的种类
在linux中，共有62种信号可以通过 kill -l命令进行查看.
1. 非可靠信号(非实时信号)
在信号分类中，1-31号信号被称为非可靠信号，即受到上述信号后，进程不会立即处理该信号，信号有可能会丢失。
2. 可靠信号(实时信号)
34-64号信号被称为可靠信号，信号绝对不会丢失。
3. 信号的处理流程
- 在信号处理信号时，当处理完某些功能，进入内核态后，处理完异常之后，一定会调用
do_signal函数，在函数中会检测当前有没有要处理的信号，如果有则判断是否执行默认处理，还是自定义的处理方式，处理完成后才会返回用户态，如果没有则直接返回用户态。- 执行流从内核态切换到用户态之前一定会调用
do_signal函数处理信号- 从用户态切换到内核态时，是调用了系统调用函数，或者进程异常
4. 信号的产生方式
4.1 软件产生
1. 命令产生
kill命令: 可以通过kill -num的方式向进程中发送指定的信号.
2. 函数产生
int kill(pid_t pid, int sig);
// 参数: pid要发送信号的进程pid
// sig发送信号的序号
/
int raise(int sig);
// 作用：向自身发送信号，内部封装了kill函数
/
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
// 作用：参数传递一个秒数，在事件到达之后发送一个SIGALRM信号
代码测试
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
//kill(getpid(), 2);
raise(2);
// 如果没有打印这一句 说明上述语句没有发送成功
printf("hello");
return 0;
}
4.2 硬件产生
ctrl+c: 发送的为2号信号即SIGINT
ctrl+z: 发送的为3号信号即SIGQUIT
ctrl+|: 发送的为20号信号即SIGSTP
5. 信号的注册
信号的注册是通过改变signal位图中的比特位进行信号的注册。
linux中信号的种类共有62个，但用于存储信号的变量只有2个long的长度，共128个字节，如果一个变量存储一个是远远不够的，所以采用 位图 的方式进行存储信号，数组中对应的每一位存储一个信号，有信号则置为1，无则保持为0。并且数组的每一位没有全部使用，含有预留位置。
并且signalpending结构体中含有一个sigqueue队列，信号接收到进行注册时，需要在sigqueue队列中添加结点
- 非可靠信号的注册
第一次: 将信号对应的比特位置为1，在sigqueue队列中添加sigqueue结点
第二次: 只会将信号对应的比特位从1改为1，不会添加sigqueue结点- 可靠信号的注册
第一次: 将信号对应的比特位置为1，并且在sigqueue队列中添加sigqueue结点
第二次: 将信号对应的比特位从1改为1，并且还会在sigqueue队列中添加sigqueue结点
6. 信号的注销
1. 非可靠信号的注销
将信号对应在signal位图中的比特位置为0，并且将sigqueue结点从sigqueue队列当中进行出队操作。
2. 可靠信号的注销
1.将可靠信号对应的sigqueue节点从sigqueue队列中进行出队操作。
2.判断sigqueue队列当中是否还有当前可靠信号的sigqueue节点。如果没有，则将signal位图当中可靠信号对应的比特位置为0。如果有，则不会将signal位图当中的可靠信号对应的比特位置为0。
7. 信号的处理方式
7.1 信号的处理方式及基本概念
默认处理方式：SIGDFL，在操作系统内核有对该信号的默认处理动作。
忽略处理方式：SIGCHILD，子进程在退出时会给父进程发送一个SIGCHILD信号，但是父进程不关心这个信号
自定义处理方式：更改信号的处理方式。
- 实际执行信号的处理动作称为信号递达(Delivery)
- 信号从产生到递达之间的状态,称为信号未决(Pending)。
- 进程可以选择阻塞 (Block )某个信号。被阻塞的信号产生时将保持在未决状态,直到进程解除对此信号的阻塞,才执行递达的动作.
- 注意,阻塞和忽略是不同的,只要信号被阻塞就不会递达,而忽略是在递达之后可选的一种处理动作
7.2 信号自定义处理方式
1. 接口函数
函数一
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
// 作用：更改信号的处理方式
// 参数: signum 待自定义处理函数的信号
// handler: 函数指针，接收一个函数地址，该函数的返回值是void
// 参数为int，当进程受到某个信号时，就会触发调用该函数，
// 并将该信号的值，传递给回调函数
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void sigcb(int signo)
{
printf("signo: %d\\n", signo);
}
int main()
{
// 当收到一下三种信号时，会调用回调函数输出进程号
signal(SIGINT, sigcb);
signal(SIGTSTP, sigcb);
signal(SIGQUIT, sigcb);
while(1)
{
sleep(1);
}
return 0;
}
函数二
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,
struct sigaction *oldact);
// 参数: signum 待自定义处理信号
// act 想要将信号更改为什么处理动作，是一个结构体变量:
// 参数1: void(*sa_handler)(int); 默认保存信号处理函数的函数指针
// 参数2: void(*sa_sigaction)(int, siginfo_t*,void*)
// 参数3: int sa_flags; 与上一个参数连用，一般不使用
// 参数4: sigset_t sa_mask 当正在处理信号时，会将注册的信号先放入该变量中过度,
// 当处理完该信号后，会将刚才注册的信号放入signal位图中
// 参数5: void(*sa_restorer)(void); 预留信息
// oldact：信号之前的处理动作
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
void sigcb(int signo)
{
printf("signo:%d\\n", signo);
}
int main()
{
struct sigaction act;
act.sa_handler = sigcb;
act.sa_flags = 0;
sigemptyset(&act.sa_mask); // 将mask中的比特位全部置为0
// 拦截SIGINT信号
sigaction(SIGINT, &act, NULL);
while (1)
{
sleep(1);
}
return 0;
}
8. 信号的阻塞
当准备处理信号时，会判断当前信号是否为阻塞，如果该信号为阻塞，则暂时不会处理该信号。
8.1 block位图
该位图的结构与signal位图的类型相同，处理信号之前，会先查看block位图当中对应信号为的位图值是否为1，如果为1，则暂时不会去处理该信号。
8.2 接口函数设置阻塞状态
int sigprocmask(int how, const sigset_t* set, sigset_t* oldset);
// 作用：设置信号为阻塞状态
// 参数：
// how: 告诉sigprocmask函数以什么方式进行工作
// SIG_BLOCK: 设置某个信号为阻塞状态 block(new) = block(old) | set
// SIG_UNBLOCK: 解除信号为阻塞状态 block(new) = block(old) (~set)
// SIG_SETMASK: 替换原来的block位图 block(new) = set
// set: 要修改新的位图
// oldset: 在没有更改之前老的block位图
代码验证可靠信号与非可靠信号的阻塞
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
void signalcallback(int signo)
{
printf("signo: %d\\n", signo);
}
int main()
{
// 更改2 40号信号的处理方式
// 2: 非可靠信号
// 40: 可靠信号
signal(2, signalcallback);
signal(40, signalcallback);
// 阻塞所有信号
sigset_t set;
sigset_t oldblock;
sigfillset(&set); // 将set中所有比特位置为1
sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, &oldblock);
// 程序运行后，不输入内容会发生阻塞
getchar();
sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldblock, NULL);
return 0;
}
启动两个窗口，一个窗口进行进程阻塞时的等待，另外一个窗口发送信号。
现象总结
- 信号的阻塞并不会干扰信号的注册
- 可靠信号受到几次处理几次，非可靠信号收到多次只处理一次，非可靠信号可能会丢失
- 先处理可靠信号，最后处理非可靠信号，按照队列出队的顺序进行处理
- 4、9、19号信号不能被阻塞，保证程序退出的条件
9. volatile关键字
先看一段代码
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
int g_v = 1;
void signalcallback(int signo)
{
g_v = 0;
printf("signo: %d\\n", signo);
}
int main()
{
signal(2, signalcallback);
while(g_v)
{
}
return 0;
}
在这段代码中，我们阻塞了2号信号，在回调函数内部，修改了
g_v这个全局变量的值，main函数中的while循环依赖与这个值的运行去运行，当发送二号信号之后，在回调函数内部，修改g_v之后，程序应该会停止运行
上图中可以看出，虽然进入了回调函数，并且修改了全局变量的值，但并没有跳出循环。
因为该程序的优化等级较高，效率较快，所以程序会从寄存器中将值取出，我们更改的值存在内存中，内存中的值发生了更改但是寄存器中的值没有发生更改，所以程序没有结束。
如果在全局变量前加上volatile关键字，就会禁止程序从寄存器中取值，保持内存的可见性。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
// 进程程序在寄存器中取值，而是从内存中取值，保持内存可见性
volatile int g_v = 1;
void signalcallback(int signo)
{
g_v = 0;
printf("signo: %d\\n", signo);
}
int main()
{
signal(2, signalcallback);
while(g_v)
{
}
return 0;
}
以上是关于[linux] 详解linux进程信号的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章