信号

信号的产生、阻塞以及捕捉用kill -l命令可以查看系统定义的信号列表：




一、产生信号
1、如何产生信号？
（1）通过终端按键产生信号
SIGINT的默认处理动作是终止进程,SIGQUIT的默认处理动作是终止进程并且 Core Dump，那么到底什么是Core Dump？
当一个进程要异常终止时,可以选择把进程的用户空间内存数据全部保存到磁盘上,文件名通常是core,这叫做Core Dump。进程异常终止通常是因为有 Bug,比如非法内存访问导致段错误,事后可以用调试器检查core文件以查清错误原因,这叫做 Post-mortem Debug。一个进程允许产生多大的core文件取决于进程的Resource Limit(这 个信息保存在PCB中)。默认是不允许产生core文件的,因为core文件中可能包含用户密码等敏感信息,不安全。在开发调试阶段可以用ulimit命令改变这个限制,允许产生core文 件。
首先用ulimit命令改变Shell进程的Resource Limit,允许core文件最大为1024K:


测试代码:
:

（2）调用系统函数向进程发信号
如：
1、kill函数：给指定的进程发送指定的信号


2、raise函数：可给当前进程发送指定的信号（自己给自己发送信号）


3、abort函数：使当前进程接受到SIGABRT信号而异常终止


4、signal函数：设置某一信号的对应动作


测试代码：




（3）由软件条件产生信号
如：alarm函数：在seconds秒后给当前进程发送SIGALRM信号，默认终止当前进程。






（4）kill命令行命令，如下：


2、如何处理信号
（1）忽略此信号
（2）执行该信号的默认处理动作
（3）提供一个信号处理函数，要求内核在处理该信号是切换时切换到用户态执行这个处理函数，也称捕捉一个信号。

二、阻塞信号
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。
信号在内核中的表示示意图：



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。
1、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。
每个信号只有一个bit的未决标志和阻塞标志，非0即1，不记录该信号产生的次数。因此，未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t储存，sigset_t称为信号集。这个类型表示信号的有效和无效状态。在阻塞信号集(信号屏蔽字)中即block表，1表示信号阻塞，0表示不阻塞。在未决信号集即pending表，1表示信号产生未决状态，0表示没有产生信号。阻塞信号集也称为当前进程的信号屏蔽字（Singal Mask）。这里的屏蔽应该理解为阻塞而不是忽略。

注：不可使用位操作操作信号集，有专有的函数操作
信号集操作函数：


sigemptyset函数：初始化set所指向的信号集，将其中所有的信号对应的bit位清零，表示该信号集不包含任何有效信号。
sigfillset函数：初始化set所指向的信号集，使其中所有的信号对应的bit置位，表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。
sigaddset函数：在该信号集中添加某一信号。
sigdelset函数：在该信号集中删除某一个信号。
sigismember函数：判断某一个信号是否在该信号集中。
注意：在使用sigset_t类型的变量之前，一定要调用sigemptyset和sigfillset做初始化处理，使信号集处于确定的状态。初始化之后就可以在该信号集中增加，删除某种有效信号等操作。

sigprocmask函数：读取或更改进程中的信号屏蔽字（即阻塞信号集）


如果set是非空指针,则读取进程的当前信号屏蔽字通过oldset参数传出。


sigpending函数：读取当前信号集的未决信号集


测试代码：




运行效果：




三、捕捉信号
一次信号捕捉的过程需要进行4次权限的切换。


当一个进程接受到信号时，并不是立即进行处理，而是在合适的时候处理，所谓合适是指从内核态返回用户态时切换处理信号。当内核处理完异常或中断时，会先检查当前进程中是否有可以被递达的信号，若有，且信号的处理动作是自定义的信号处理函数，则从内核调到用户态执行代码，之后进入内核态，从内核态返回用户态即上次被中断或异常的地方，若信号的处理方式是默认，则终止进程，若忽略，则从penging表中删除该信号，即将1变为0，直接跳到用户态。

sigaction函数：读取和修改与指定信号相关联的处理动作。


参数：
signo：信号的编号
act：非空时，根据act修改该信号的处理动作
oact：非空时，传出该信号原来的处理动作
act和oact结构体如下：


将sa_handler赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表示忽略信号,赋值为常数SIG_DFL 表示执行系统默认动作,赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号,或者说向内核注册 了一个信号处理函数,该函数返回值为void,可以带一个int参数,通过参数可以得知当前信 号的编号,这样就可以用同一个函数处理多种信号。显然,这也是个回调函数,不是被main 函数调用,而是被系统所调用。
sa_mask：需要额外屏蔽的信号，当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字。
sa_flags：包含一些选项

pause函数：使调用的进程挂起直到有信号递达。


1、信号的处理动作是终止，则进程终止，不执行pause（即来不及执行该函数）。
2、信号的处理动作是忽略，则进程继续处于挂起，pause不返回。
3、信号的处理动作是捕捉，则调用信号处理函数后返回-1.

测试代码：




运行效果：




测试普通信号中哪些可以被捕捉到，哪些不能被捕捉到。
测试代码：






结论：除了9和19号信号，其他的普通信号都可以被捕捉到。