Linux信号基本概念

概述

Linux 信号是进程之间进行通信和处理异步事件的一种方式。信号由内核向进程发送,用于通知进程某种事件已经发生。本文将介绍 Linux 中的信号相关知识,包括阻塞信号集、未决信号集、信号屏蔽字、信号四要素和常规信号一览。
信号共性:

简单、不能携带大量信息、满足条件才发送。

信号的特质:

信号是软件层面上的“中断”。一旦信号产生,无论程序执行到什么位置,
必须立即停止运行,处理信号,
处理结束,再继续执行后续指令。

所有信号的产生及处理全部都是由【内核】完成的。

信号相关的概念:

产生信号:

	1. 按键产生

	2. 系统调用产生

	3. 软件条件产生

	4. 硬件异常产生

	5. 命令产生

概念:
	未决:产生与递达之间状态。  

	递达:产生并且送达到进程。直接被内核处理掉。

	信号处理方式: 执行默认处理动作、忽略、捕捉(自定义)


	阻塞信号集(信号屏蔽字): 本质:位图。用来记录信号的屏蔽状态。一旦被屏蔽的信号,在解除屏蔽前,一直处于未决态。

	未决信号集:本质:位图。用来记录信号的处理状态。该信号集中的信号,表示,已经产生,但尚未被处理。

阻塞信号集与未决信号集

Linux 中的每个进程都有一个阻塞信号集和一个未决信号集。
阻塞信号集是指在该集合中的信号将被屏蔽,进程不会接收到这些信号(信号无法递达)。

而未决信号集则是指在该集合中的信号已经发送给进程,但还未被处理。

进程可以使用 sigprocmask() 函数来修改自己的阻塞信号集和未决信号集。例如,可以使用 sigaddset() 将一个信号添加到阻塞信号集中,使用 sigpending() 获取未决信号集中的信号。

阻塞信号集和未决信号集对于进程的信号处理非常重要。如果进程正在处理一个信号,而另一个信号到达了,如果该信号没有被阻塞或者在未决信号集中,那么它将被立即处理。

流程概述

内核处理信号流程图
一个进程PCB中有信号屏蔽字和未决信号集,1代表1号信号,2代表2号信号…
默认情况下都是0,比如说ctrl+c产生了2号信号,未决信号集的2号位会变成1,代表还未被处理,
然后查看信号屏蔽字的2号位,如果是1就会阻塞等待,一直不能递达,一直未决知道信号屏蔽字相关位其变为0,
等到其为0,进行相应操作如默认动作,忽略或者捕捉。

信号四要素

概述

Linux 中的每个信号都有四个基本属性,称为信号四要素。它们分别是信号编号、信号处理事件、信号默认动作和信号名称。

信号编号是一个唯一的标识符,用于表示特定的信号。例如,SIGINT 表示中断信号,SIGKILL 表示强制杀死进程的信号。

信号信号处理事件是一个函数指针,用于处理该信号。进程可以使用 signal() 或 sigaction() 函数来设置信号处理事件。

信号默认动作是指在进程没有设置信号处理器时,内核对该信号的默认操作。例如,对于 SIGINT 信号,其默认动作是终止进程,信号发起者是指发送该信号的进程或内核。例如,SIGTERM 信号是由 kill 命令发送的,而 SIGSEGV 信号是由内核在进程访问无效内存时发送的。

查看

可通过 man 7 signal 查看帮助文档获取。
在这里插入图片描述

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。
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。(查验进程死亡原因, 用于 gdb 调试)
Stop:停止(暂停)进程
Cont:继续运行进程

常规信号一览

Linux 中有多种信号可用于进程之间的通信和处理异步事件。以下是一些常用信号的列表:可以通过 kill -l查看:kill相关链接

  1. SIGHUP: 当用户退出 shell 时,由该 shell 启动的所有进程将收到这个信号,默认动作为终止进程
  2. SIGINT:当用户按下了<Ctrl+C>组合键时,用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出此信号。默认动
    作为终止进程。
  3. SIGQUIT:当用户按下<ctrl+>组合键时产生该信号,用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出些信
    号。默认动作为终止进程。
  4. SIGILL:CPU 检测到某进程执行了非法指令。默认动作为终止进程并产生 core 文件
  5. SIGTRAP:该信号由断点指令或其他 trap 指令产生。默认动作为终止里程 并产生 core 文件。
  6. SIGABRT: 调用 abort 函数时产生该信号。默认动作为终止进程并产生 core 文件。
  7. SIGBUS:非法访问内存地址,包括内存对齐出错,默认动作为终止进程并产生 core 文件。
  8. SIGFPE:在发生致命的运算错误时发出。不仅包括浮点运算错误,还包括溢出及除数为 0 等所有的算法错误。
    默认动作为终止进程并产生 core 文件。
  9. SIGKILL:无条件终止进程。本信号不能被忽略,处理和阻塞。默认动作为终止进程。它向系统管理员提供了
    可以杀死任何进程的方法。
  10. SIGUSE1:用户定义 的信号。即程序员可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。
  11. SIGSEGV:指示进程进行了无效内存访问。默认动作为终止进程并产生 core 文件。
  12. SIGUSR2:另外一个用户自定义信号,程序员可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。
  13. SIGPIPE:Broken pipe 向一个没有读端的管道写数据。默认动作为终止进程。
    北京市昌平区建材城西路金燕龙办公楼一层 电话:400-618-9090
  14. SIGALRM: 定时器超时,超时的时间 由系统调用 alarm 设置。默认动作为终止进程。
  15. SIGTERM:程序结束信号,与 SIGKILL 不同的是,该信号可以被阻塞和终止。通常用来要示程序正常退出。
    执行 shell 命令 Kill 时,缺省产生这个信号。默认动作为终止进程。
  16. SIGSTKFLT:Linux 早期版本出现的信号,现仍保留向后兼容。默认动作为终止进程。
  17. SIGCHLD:子进程状态发生变化时,父进程会收到这个信号。默认动作为忽略这个信号。
  18. SIGCONT:如果进程已停止,则使其继续运行。默认动作为继续/忽略。
  19. SIGSTOP:停止进程的执行。信号不能被忽略,处理和阻塞。默认动作为暂停进程。
  20. SIGTSTP:停止终端交互进程的运行。按下<ctrl+z>组合键时发出这个信号。默认动作为暂停进程。
  21. SIGTTIN:后台进程读终端控制台。默认动作为暂停进程。
  22. SIGTTOU: 该信号类似于 SIGTTIN,在后台进程要向终端输出数据时发生。默认动作为暂停进程。
  23. SIGURG:套接字上有紧急数据时,向当前正在运行的进程发出些信号,报告有紧急数据到达。如网络带外
    数据到达,默认动作为忽略该信号。
  24. SIGXCPU:进程执行时间超过了分配给该进程的 CPU 时间 ,系统产生该信号并发送给该进程。默认动作为
    终止进程。
  25. SIGXFSZ:超过文件的最大长度设置。默认动作为终止进程。
  26. SIGVTALRM:虚拟时钟超时时产生该信号。类似于 SIGALRM,但是该信号只计算该进程占用 CPU 的使用时
    间。默认动作为终止进程。
  27. SGIPROF:类似于 SIGVTALRM,它不公包括该进程占用 CPU 时间还包括执行系统调用时间。默认动作为终止
    进程。
  28. SIGWINCH:窗口变化大小时发出。默认动作为忽略该信号。
  29. SIGIO:此信号向进程指示发出了一个异步 IO 事件。默认动作为忽略。
  30. SIGPWR:关机。默认动作为终止进程。
  31. SIGSYS:无效的系统调用。默认动作为终止进程并产生 core 文件。
  32. SIGRTMIN ~
    (64) SIGRTMAX:LINUX 的实时信号,它们没有固定的含义(可以由用户自定义)。所有的实时信号的默认动作都为终止进程。

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!!

总结

总之,Linux 中的信号机制是进程间通信和处理异步事件的一种重要方式。了解阻塞信号集、未决信号集、信号屏蔽字、信号四要素和常规信号列表可以帮助开发人员更好地理解和使用 Linux 中的信号。

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转载自blog.csdn.net/qq_46017342/article/details/129968739