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进程信号相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文章目录
一.信号入门
信号相关的理论基础 :
(1). 信号还没有产生的时候，对于我们来讲，我们是知道信号产生以后，应该怎么做的。
例如 : 我们晚上定了一个闹钟，虽然闹钟并没有响，但我们知道闹钟响了以后，我们要起床
虽然我们没有看到红绿灯，但我们知道红灯停，绿灯行
(2). 我们能够识别这些信号，是因为有人曾经给过我们这样的"教育"过程，让我们将信号特征，如何识别，及其处理过程记住了
例如 : 小时候，老师和父母教育我们红绿灯的特征，如何识别，以及遇到红绿灯该怎么做(红灯停，绿灯行)
(3). 信号产生的时候，和人的正常生活之间是一种异步关系
例如 : 我们在上课的时候，电话铃声响了(信号产生)，但我们不会立即处理信号，还会继续上课
(4). 当信号产生的时候，我们并不一定立即去处理信号，因为我们可能在做优先级更高的事情，所以我们会在合适的时候去处理信号，此时信号已经产生但没有处理，所以我们一定要用某种方式记下来信号已经产生，在我们做完优先级更高的事情后，再去处理这个信号
(5). 当我们处理信号时，有三种方式，分别为 默认行为，自定义行为，忽略信号
推广到进程当中 :
(1). 进程虽然现在没有收到信号，但是进程知道收到信号以后，该怎么做(说明进程内部一定能够识别信号->程序员设计进程的时候，已经内置了处理方案->信号属于进程内部特有的特征)
(2). 当信号到来的时候，进程可能正在处理更重要的事情，信号可能不会被立即处理，等合适的时候在进行处理(在这段时间窗口中，信号必须暂时被进程保存起来)
(3). 进程处理信号时有三种方式 : 默认行为，自定义行为，忽略
(4). 查看所有信号可以用 kill -l 命令查看，一共62个信号，1~31号信号为普通信号，34 ~ 62号信号为实时信号
kill -l
(5). 信号本质是一个宏，定义在 /usr/include/bits/signum.h 中，我们使用 vim 打开后就可以看到其定义
vim /usr/include/bits/signum.h
信号是如何发送的以及如何记录的?
信号的记录是在进程的 task_struct 中的，使用位图(unsigned int signal)来记录信号是否产生，比特位的位置代表信号编号，比特位的内容代表是否收到信号(1代表收到信号，0代表没有收到信号)
进程收到信号，本质是进程内信号位图被修改了，有资格修改进程内信号位图的只有操作系统
信号发送只有操作系统有资格，但信号发送的方式有多种
Ctrl + C 常用来中断进程，本质是一种键盘组合键，操作系统识别到 Ctrl + C 组合键以后，会将 Ctrl + C 解释成2号信号
signal函数介绍
#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
signum : 信号编号
handler : 函数指针，指向的函数参数为信号编号，函数内部重新定义了对信号的处理方法
test.c 内容
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
void handler(int signum)
printf("got a signal : %d\\n",signum);
int main()
signal(2,handler);
while(1)
printf("hello world\\n");
sleep(1);
在这段代码里我们对进程收到2号信号的处理方式做了自定义处理，进程收到2号信号时，不再中断进程，而是打印出一句话 : got a signal : 信号编号
Ctrl + C 产生的信号只能发给前台进程。一个命令后面加个&可以放到后台运行,这样Shell不必等待进程结束就可以接受新的命令,启动新的进程。
// 把进程放到后台去运行
./test &
我们在使用 Ctrl + C 的时候，进程不会在打印出上面的那句话，因为进程不会收到 Ctrl + C 的信号，而使用 kill -2(SIGINT) pid ，就会打印出上面的那句话
Linux中只允许有一个前台进程，bash是默认的前台进程，当我们的 test 进程成为前台进程后，我们输入ls pwd 等命令时不会再起作用，而 test 进程成为后台进程后，输入ls pwd 等命令时照常
信号是什么?
信号本质是操作系统通知某个进程某种事件发生了的一种机制，这种机制也属于通信的范畴，不过这种方式不是传递数据，而是传递事件
为什么要有信号?
为了能让进程处理突发的状况
在进程正常运行期间，可能需要处理正常执行流之外的事件，可能会有很多突发的事件，所以需要用信号来通知进程某种突发事件已经产生了
二. 产生信号
(1). 通过键盘按键产生信号
常见的键盘按键 :
Ctrl + C ： 2号信号
Ctrl + \\ : 3号信号
Ctrl + Z : 20号信号
查看信号的相关信息
man 7 signal
signal函数介绍
#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
signum : 信号编号
handler : 函数指针，指向的函数参数为信号编号，函数内部重新定义了对信号的处理方法
写代码来验证键盘组合键的各种信号
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>
void handler(int signum)
printf("got a signal : %d\\n",signum);
signal(signum,handler);
int main()
for(int signum = 1;signum < 32;signum++)
signal(signum,handler);
while(1)
sleep(1);
注意 : 9号信号不能被自定义处理，否则如果像我们这样把所有普通信号都自定义处理的话，就不能杀掉进程了，从运行结果也可以看出，向进程发送9号信号，进程就被杀掉了，没有执行自定义的处理方式（19号信号(SIGSTOP)也不能被自定义处理）
(2). 硬件异常产生信号
这里先介绍一下核心转储 (Core dump):
核心转储 : 代码运行完，出错的原因可以通过退出码来判断，代码正在运行时出错了(此时进程退出码无意义了)，我们也需要知道是什么原因导致出错了，通常我们会采用调试的方法， 但我们还有另外一种方法即核心转储，核心转储会把进程在内存中的核心数据转储到磁盘上，存储在磁盘上的文件(核心转储文件)命名core.pid，目的是为了调试，定位问题
默认核心转储是关闭的，我们可以使用 ulimit -c 打开核心转储
ulimit -c 1024
没有打开核心转储之前，向进程发送3号信号，会出现^\\Quit，打开核心转储后，我们再向进程发送3号信号，会出现 ^\\Quit (core dumped)，ls 会发现当前目录下会出现 core.发生核心转储的进程pid 文件
注意 :
一个进程在终止的时候，有多种终止的方式(Term退出时不做任何核心转储,Core会做核心转储)，不是所有的进程退出都有 core dumped ，必须是触发了某种类别的错误导致的 core dumped
使用核心转储进行调试的例子
Makefile
test:test.c
gcc -o $@ $^ -g // 带上-g,为了后面能用gdb调试
.PHONY:clean
clean:
rm -f test
test.c
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
int main()
while(1)
printf("hello world\\n");
sleep(5);
int a = 1 / 0;
return 0;
运行 test 之后，会爆 Floating point exception 的错误(8号信号SIGFPE)，同时在当前目录下出现核心转储文件，然后我们打开gdb开始调试，输入 core-file 转储文件名 ，就可以知道进程在哪里出错了
test.c
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
int main()
while(1)
printf("hello world\\n");
sleep(5);
int* p = NULL;
*p = 100;
return 0;
运行 test 之后，会爆 Segmentation fault 的错误(11号信号SIGSEGV)，同时在当前目录下出现核心转储文件，然后我们打开gdb开始调试，输入 core-file 转储文件名 ，就可以知道进程在哪里出错了
注意 :
(1). 为什么以上进程会崩溃? 是因为进程收到了信号
(2). 为什么会收到信号?
首先明确一点，信号都是由OS发送的
(1). CPU内部有一组状态寄存器，描述的是特定计算的计算状态，当除0时，OS发现状态标志位发生了变化，所以OS识别到硬件错误，将硬件错误解释为信号发送给目标进程(即修改task_struct的信号位图)
(2). 当出现野指针或越界时，MMU硬件单元状态信息被OS识别，发送信号给对应的进程
这些错误一定会在硬件层面上有所表现，进而被OS识别到，将相应的信号发送给对应的进程，所以进程会崩溃
(3). 在之前进程等待时，我们讲过 status 中保存了子进程退出的信息，低7位是进程收到的信号，第8位表示进程是否进行核心转储(1代表开启核心转储，0代表未开启核心转储)，次低8位是进程的退出码
test.c内容
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main()
if(fork() == 0)
printf("hello world\\n");
sleep(3);
//exit(0);
//int a = 1 / 0;
//int* p = NULL;
//*p = 100;
int status = 0;
waitpid(-1,&status,0);
printf("exit code : %d,code dump : %d,signal : %d\\n",
(status>>8)& 0xff,(status>>7)&1,status&0x7f);
(3).通过系统函数发送信号
kill系统调用介绍
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
功能 : 向特定进程发送指定信号
pid : 进程的pid
sig : 信号编号
返回值 : 成功返回0，失败返回-1
Makefile
.PHONY:all
all:myproc mykill
myproc:test.c
gcc -o $@ $^ -g -std=c99
mykill:mykill.c
gcc -o $@ $^ -g -std=c99
.PHONY:clean
clean:
rm -f myproc mykill
test.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
while(1)
printf("I am a process : %d\\n",getpid());
sleep(1);
return 0;
mykill.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>
void Usage(const char* msg)
printf("Usage %s pid signum\\n",msg);
int main(int argc,char* argv[])
if(argc != 3)
Usage(argv[0]);
return 1;
int pid = atoi(argv[1]);
int signum = atoi(argv[2]);
kill(pid,signum);
return 0;
kill命令实际上就是调用kill函数实现的，只不过kill命令是系统命令，不需要加 ./
raise函数
#include <signal.h>
int raise(int sig);
功能 : 给自己发送指定信号
返回值 : 成功返回0，失败返回-1
test.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
void handler(int signum)
printf("got a signum : %d\\n",signum);
signal(2,handler);
int main()
signal(2,handler);
while(1)
printf("I am a process : %d\\n",getpid());
sleep(1);
raise(2);
return 0;
abort函数
#include <stdlib.h>
void abort(void);
功能 : 向自己发送6号信号(SIGABRT)，使当前进程接收到信号而异常终止
就像exit函数一样,abort函数总是会成功的,所以没有返回值。
test.c 内容
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>
void handler(int signum)
printf("got a signum : %d\\n",signum);
signal(6,handler);
int main()
signal(6,handler);
while(1)
printf("I am a process : %d\\n",getpid());
sleep(1);
abort();
return 0;
(4). 由软件条件产生信号
SIGPIPE是一种由软件条件产生的信号,在“管道”中已经介绍过了(读端关闭，写端会收到SIGPIPE信号)，这里再介绍下alarm函数和SIGALARM信号(14号信号)
#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
调用alarm函数可以设定一个闹钟,也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号, 该信号的默认处理动作是终止当前进程。
返回值是0或者是以前设定的闹钟时间还余下的秒数
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>
int main()
// 1秒后发送14号信号(SIGALARM)使进程终止
alarm(1);
int count = 0;
while(1)
printf("count : %d\\n",count++);
return 0;
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>
int count = 0;
void handler(int signum)
printf("count : %d\\n",count);
exit(0);
int main()
// 1秒后发送14号信号(SIGALARM)使进程终止
alarm(1);
signal(SIGALRM,handler);
while(1)
count++;
return 0;
从上面两段代码的运行结果可以看出系统I/O所需时间较长
三.阻塞信号
(1). 阻塞/递达/未决概念 :
(1). 实际执行信号的处理动作称为信号递达(Delivery)
(2). 信号从产生到递达之间的状态,称为信号未决(Pending)。
(3). 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.
(4). 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。
(2). 信号在内核中的表示
(1). 每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending),还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时,内核在进程控制块中设置该信号的未决标志,直到信号递达才清除该标志。在上图的例子
中,SIGHUP信号未阻塞也未产生过,当它递达时执行默认处理动作。
(2). SIGINT信号产生过,但正在被阻塞,所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略,但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号,因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
(3). SIGQUIT信号未产生过,一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞,它的处理动作是用户自定义函数sighandler。 如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产生过多次，Linux是这样实现的:常规信号在递达之前产生多次只计一次。
信号发送处理的大体流程
操作系统发送信号，首先修改进程的 pending 位图，等待合适的时机递达，在递达之前会先检查 block 位图，检查信号是否被阻塞，若没有被阻塞，开始递达，否则不可以直接递达，直到信号被解除阻塞
(3). sigset_t
从上图来看,每个信号只有一个bit的未决标志,非0即1,不记录该信号产生了多少次,阻塞标志也是这样表示的。因此,未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t来存储，sigset_t称为信号集,这个类型可以表示每个信号的“有效”或“无效”状态，在阻塞信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否被阻塞，阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字(Signal Mask),这里的“屏蔽”应该理解为阻塞而不是忽略，而在未决信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否处于未决状态。
(4). 信号集操作函数
sigset_t类型对于每种信号用一个bit表示“有效”或“无效”状态,至于这个类型内部如何存储这些bit则依赖于系统实现,从使用者的角度是不必关心的,使用者只能调用以下函数来操作sigset_ t变量,而不应该对它的内部数据做任何解释,比如用printf直接打印sigset_t变量是没有意义的
#include <signal.h>
// 函数sigemptyset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit清零
// 表示该信号集不包含任何有效信号
int sigemptyset(sigset_t *set);
// 函数sigfillset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit置1
// 表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。
int sigfillset(sigset_t *set);
// 向set所指向的信号集中添加信号
int sigaddset (sigset_t *set, int signo);
// 在set所指向的信号集中删除信号
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
// 判断信号是否在set所指向的信号集中
int sigismember（const sigset_t *set, int signo);
前4个函数成功返回0，失败返回-1，sigismember信号在信号集中返回1，不在返回0
#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);
功能 : 读取或更改进程的信号屏蔽字(阻塞信号集)
how : 指示如何更改信号屏蔽字
SIG_BLOCK : set中包含了我们希望添加到当前信号屏蔽字的信号，相当于mask = mask|set
SIG_UNBLOCK : set中包含了我们希望从当前信号屏蔽字中解除屏蔽的信号，相当于mask = mask&~set
SIG_SETMASK : 设置当前信号屏蔽字为set所指向的值，相当于 mask = set
set : 如果set是非空指针,则更改进程的信号屏蔽字
oset : 如果oset是非空指针,则读取进程的当前信号屏蔽字通过oset参数传出
如果oset和set都是非空指针,则先将原来的信号屏蔽字备份到oset里,然后根据set和how参数更改信号屏蔽字
返回值:若成功则为0,若出错则为-1
#include <signal.h>
int sigpending(sigset_t *set);
功能 : 读取当前进程的未决信号集,通过set参数传出。调用成功则返回0,出错则返回-1。
下面来写代码来熟悉一下这些函数的使用
(1). 先将2号信号屏蔽
(2). 使用 kill 命令发送2号信号，可见2号信号不会被递达
(3). 使用 sigpending 获取当前进程的 pending 信号集
(4). 最终看到的现象就是信号集由全0到发送信号后第二位变1
#include<stdio.h>
#include<signal.h>
void printPending(sigset_t* pending)
int i = 1;
for(;i <= 31;i++)
if(sigismember(pending,i))
printf("1 ");
else
printf("0 ");
Linux提高：信号（不会）