信号(signal)是一种软中断，信号机制是进程间通信的一种方式，采用异步通信方式
一、信号类型
Linux系统共定义了64种信号，分为两大类：可靠信号与不可靠信号，前32种信号为不可靠信号，后32种为可靠信号。
1.1 概念
不可靠信号： 也称为非实时信号，不支持排队，信号可能会丢失, 比如发送多次相同的信号, 进程只能收到一次. 信号值取值区间为1~31；
可靠信号： 也称为实时信号，支持排队, 信号不会丢失, 发多少次, 就可以收到多少次. 信号值取值区间为32~64
1.2 信号表
在终端，可通过kill -l查看所有的signal信号
| 取值 |
名称 |
解释 |
默认动作 |
| 1 |
SIGHUP |
挂起 |
|
| 2 |
SIGINT |
中断 |
|
| 3 |
SIGQUIT |
退出 |
|
| 4 |
SIGILL |
非法指令 |
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| 5 |
SIGTRAP |
断点或陷阱指令 |
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| 6 |
SIGABRT |
abort发出的信号 |
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| 7 |
SIGBUS |
非法内存访问 |
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| 8 |
SIGFPE |
浮点异常 |
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| 9 |
SIGKILL |
kill信号 |
不能被忽略、处理和阻塞 |
| 10 |
SIGUSR1 |
用户信号1 |
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| 11 |
SIGSEGV |
无效内存访问 |
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| 12 |
SIGUSR2 |
用户信号2 |
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| 13 |
SIGPIPE |
管道破损，没有读端的管道写数据 |
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| 14 |
SIGALRM |
alarm发出的信号 |
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| 15 |
SIGTERM |
终止信号 |
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| 16 |
SIGSTKFLT |
栈溢出 |
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| 17 |
SIGCHLD |
子进程退出 |
默认忽略 |
| 18 |
SIGCONT |
进程继续 |
|
| 19 |
SIGSTOP |
进程停止 |
不能被忽略、处理和阻塞 |
| 20 |
SIGTSTP |
进程停止 |
|
| 21 |
SIGTTIN |
进程停止，后台进程从终端读数据时 |
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| 22 |
SIGTTOU |
进程停止，后台进程想终端写数据时 |
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| 23 |
SIGURG |
I/O有紧急数据到达当前进程 |
默认忽略 |
| 24 |
SIGXCPU |
进程的CPU时间片到期 |
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| 25 |
SIGXFSZ |
文件大小的超出上限 |
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| 26 |
SIGVTALRM |
虚拟时钟超时 |
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| 27 |
SIGPROF |
profile时钟超时 |
|
| 28 |
SIGWINCH |
窗口大小改变 |
默认忽略 |
| 29 |
SIGIO |
I/O相关 |
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| 30 |
SIGPWR |
关机 |
默认忽略 |
| 31 |
SIGSYS |
系统调用异常 |
|
对于signal信号，绝大部分的默认处理都是终止进程或停止进程，或dump内核映像转储。 上述的31的信号为非实时信号，其他的信号32-64 都是实时信号。
二、信号产生
信号来源分为硬件类和软件类：
2.1 硬件方式
- 用户输入：比如在终端上按下组合键ctrl+C，产生SIGINT信号；
- 硬件异常：CPU检测到内存非法访问等异常，通知内核生成相应信号，并发送给发生事件的进程；
2.2 软件方式
通过系统调用，发送signal信号：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
三、信号注册和注销
3.1 注册
在进程task_struct结构体中有一个未决信号的成员变量 struct sigpending pending。每个信号在进程中注册都会把信号值加入到进程的未决信号集。
- 非实时信号发送给进程时，如果该信息已经在进程中注册过，不会再次注册，故信号会丢失；
- 实时信号发送给进程时，不管该信号是否在进程中注册过，都会再次注册。故信号不会丢失；
3.2 注销
- 非实时信号：不可重复注册，最多只有一个sigqueue结构；当该结构被释放后，把该信号从进程未决信号集中删除，则信号注销完毕；
- 实时信号：可重复注册，可能存在多个sigqueue结构；当该信号的所有sigqueue处理完毕后，把该信号从进程未决信号集中删除，则信号注销完毕；
四、信号处理
内核处理进程收到的signal是在当前进程的上下文，故进程必须是Running状态。当进程唤醒或者调度后获取CPU，则会从内核态转到用户态时检测是否有signal等待处理，处理完，进程会把相应的未决信号从链表中去掉。
4.1 处理时机
signal信号处理时机： 内核态 -> signal信号处理 -> 用户态：
- 在内核态，signal信号不起作用；
- 在用户态，signal所有未被屏蔽的信号都处理完毕；
- 当屏蔽信号，取消屏蔽时，会在下一次内核转用户态的过程中执行；
4.2 处理方式
进程对信号的处理方式： 有3种
- 默认 接收到信号后按默认的行为处理该信号。 这是多数应用采取的处理方式。
- 自定义 用自定义的信号处理函数来执行特定的动作
- 忽略 接收到信号后不做任何反应。
4.3 信号安装
进程处理某个信号前，需要先在进程中安装此信号。安装过程主要是建立信号值和进程对相应信息值的动作。
信号安装函数
signal()：不支持信号传递信息，主要用于非实时信号安装；
sigaction():支持信号传递信息，可用于所有信号安装；
其中 sigaction结构体
sa_handler:信号处理函数
sa_mask：指定信号处理程序执行过程中需要阻塞的信号；
sa_flags：标示位
- SA_RESTART：使被信号打断的syscall重新发起。
- SA_NOCLDSTOP：使父进程在它的子进程暂停或继续运行时不会收到 SIGCHLD 信号。
- SA_NOCLDWAIT：使父进程在它的子进程退出时不会收到SIGCHLD信号，这时子进程如果退出也不会成为僵 尸进程。
- SA_NODEFER：使对信号的屏蔽无效，即在信号处理函数执行期间仍能发出这个信号。
- SA_RESETHAND：信号处理之后重新设置为默认的处理方式。
- SA_SIGINFO：使用sa_sigaction成员而不是sa_handler作为信号处理函数。
函数原型：
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
- signum：要操作的signal信号。
- act：设置对signal信号的新处理方式。
- oldact：原来对信号的处理方式。
- 返回值：0 表示成功，-1 表示有错误发生。
4.4 信号发送
- kill()：用于向进程或进程组发送信号；
- sigqueue()：只能向一个进程发送信号，不能像进程组发送信号；主要针对实时信号提出，与sigaction()组合使用，当然也支持非实时信号的发送；
- alarm()：用于调用进程指定时间后发出SIGALARM信号；
- setitimer()：设置定时器，计时达到后给进程发送SIGALRM信号，功能比alarm更强大；
- abort()：向进程发送SIGABORT信号，默认进程会异常退出。
- raise()：用于向进程自身发送信号；
4.5 信号相关函数
信号集操作函数
- sigemptyset(sigset_t *set)：信号集全部清0；
- sigfillset(sigset_t *set)： 信号集全部置1，则信号集包含linux支持的64种信号；
- sigaddset(sigset_t *set, int signum)：向信号集中加入signum信号；
- sigdelset(sigset_t *set, int signum)：向信号集中删除signum信号；
- sigismember(const sigset_t *set, int signum)：判定信号signum是否存在信号集中。
信号阻塞函数
- sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset))； 不同how参数，实现不同功能
- SIG_BLOCK：将set指向信号集中的信号，添加到进程阻塞信号集；
- SIG_UNBLOCK：将set指向信号集中的信号，从进程阻塞信号集删除；
- SIG_SETMASK：将set指向信号集中的信号，设置成进程阻塞信号集；
- sigpending(sigset_t *set))：获取已发送到进程，却被阻塞的所有信号；
- sigsuspend(const sigset_t *mask))：用mask代替进程的原有掩码，并暂停进程执行，直到收到信号再恢复原有掩码并继续执行进程。
想更进一步了解关于信号，可查看 http://akaedu.github.io/book/ch33.html
