linux c之信号signal处理机制

最近同事的程序设计过程中用到了Linux的signal机制，从而引发了我对Linux中signal机制的思考。Signal机制在Linux中是一个非常常用的进程间通信机制，很多人在使用的时候不会考虑该机制是具体如何实现的。signal机制可以被理解成进程的软中断，因此，在实时性方面还是相对比较高的。Linux中signal机制的模型可以采用下图进行描述。

个进程都会采用一个进程控制块对其进行描述，进程控制块中设计了一个signal的位图信息，其中的每位与具体的signal相对应，这与中断机制是保持一致的。当系统中一个进程A通过signal系统调用向进程B发送signal时，设置进程B的对应signal位图，类似于触发了signal对应中断。发送signal只是“中断”触发的一个过程，具体执行会在两个阶段发生：

1、  system call返回。进程B由于调用了system call后，从内核返回用户态时需要检查他拥有的signal位图信息表，此时是一个执行点。

2、  中断返回。进程被系统中断打断之后，系统将CPU交给进程时，需要检查即将执行进程所拥有的signal位图信息表，此时也是一个执行点。

综上所述，signal的执行点可以理解成从内核态返回用户态时，在返回时，如果发现待执行进程存在被触发的signal，那么在离开内核态之后（也就是将CPU切换到用户模式），执行用户进程为该signal绑定的signal处理函数，从这一点上看，signal处理函数是在用户进程上下文中执行的。当执行完signal处理函数之后，再返回到用户进程被中断或者system call（软中断或者指令陷阱）打断的地方。

Signal机制实现的比较灵活，用户进程由于中断或者system call陷入内核之后，将断点信息都保存到了堆栈中，在内核返回用户态时，如果存在被触发的signal，那么直接将待执行的signal处理函数push到堆栈中，在CPU切换到用户模式之后，直接pop堆栈就可以执行signal处理函数并且返回到用户进程了。Signal处理函数应用了进程上下文，并且应用实际的中断模拟了进程的软中断过程。

最近写程序，各种bug各种错，有一回程序莫名退出，没报错，也没产生日志和core文件，貌似正常退出一样。

但又不是在程序全部走完后退出，中途莫名退出，这就叫我想到了signal，应该是某些函数错误后发送kill信号给主进程，然后退出。

现在总结下signal各种类型：

Signal

Description

SIGABRT

由调用abort函数产生，进程非正常退出

SIGALRM

用alarm函数设置的timer超时或setitimer函数设置的interval timer超时

SIGBUS

某种特定的硬件异常，通常由内存访问引起

SIGCANCEL

由Solaris Thread Library内部使用，通常不会使用

SIGCHLD

进程Terminate或Stop的时候，SIGCHLD会发送给它的父进程。缺省情况下该Signal会被忽略

SIGCONT

当被stop的进程恢复运行的时候，自动发送

SIGEMT

和实现相关的硬件异常

SIGFPE

数学相关的异常，如被0除，浮点溢出，等等

SIGFREEZE

Solaris专用，Hiberate或者Suspended时候发送

SIGHUP

发送给具有Terminal的Controlling Process，当terminal被disconnect时候发送

SIGILL

非法指令异常

SIGINFO

BSD signal。由Status Key产生，通常是CTRL+T。发送给所有Foreground Group的进程

SIGINT

由Interrupt Key产生，通常是CTRL+C或者DELETE。发送给所有ForeGround Group的进程

SIGIO

异步IO事件

SIGIOT

实现相关的硬件异常，一般对应SIGABRT

SIGKILL

无法处理和忽略。中止某个进程

SIGLWP

由Solaris Thread Libray内部使用

SIGPIPE

在reader中止之后写Pipe的时候发送

SIGPOLL

当某个事件发送给Pollable Device的时候发送

SIGPROF

Setitimer指定的Profiling Interval Timer所产生

SIGPWR

和系统相关。和UPS相关。

SIGQUIT

输入Quit Key的时候（CTRL+\）发送给所有Foreground Group的进程

SIGSEGV

非法内存访问

SIGSTKFLT

Linux专用，数学协处理器的栈异常

SIGSTOP

中止进程。无法处理和忽略。

SIGSYS

非法系统调用

SIGTERM

请求中止进程，kill命令缺省发送

SIGTHAW

Solaris专用，从Suspend恢复时候发送

SIGTRAP

实现相关的硬件异常。一般是调试异常

SIGTSTP

Suspend Key，一般是Ctrl+Z。发送给所有Foreground Group的进程

SIGTTIN

当Background Group的进程尝试读取Terminal的时候发送

SIGTTOU

当Background Group的进程尝试写Terminal的时候发送

SIGURG

当out-of-band data接收的时候可能发送

SIGUSR1

用户自定义signal 1

SIGUSR2

用户自定义signal 2

SIGVTALRM

setitimer函数设置的Virtual Interval Timer超时的时候

SIGWAITING

Solaris Thread Library内部实现专用

SIGWINCH

当Terminal的窗口大小改变的时候，发送给Foreground Group的所有进程

SIGXCPU

当CPU时间限制超时的时候

SIGXFSZ

进程超过文件大小限制

SIGXRES

Solaris专用，进程超过资源限制的时候发送

signal对应的值：

POSIX.1中列出的信号：

SIGHUP 1 A 终端挂起或者控制进程终止

SIGINT 2 A 键盘中断（如break键被按下）

SIGQUIT 3 C 键盘的退出键被按下

SIGILL 4 C 非法指令

SIGABRT 6 C 由abort(3)发出的退出指令

SIGFPE 8 C 浮点异常

SIGKILL 9 AEF Kill信号

SIGSEGV 11 C 无效的内存引用

SIGPIPE 13 A 管道破裂: 写一个没有读端口的管道

SIGALRM 14 A 由alarm(2)发出的信号

SIGTERM 15 A 终止信号

SIGUSR1 30,10,16 A 用户自定义信号1

SIGUSR2 31,12,17 A 用户自定义信号2

SIGCHLD 20,17,18 B 子进程结束信号

SIGCONT 19,18,25 进程继续（曾被停止的进程）

SIGSTOP 17,19,23 DEF 终止进程

SIGTSTP 18,20,24 D 控制终端（tty）上按下停止键

SIGTTIN 21,21,26 D 后台进程企图从控制终端读

SIGTTOU 22,22,27 D 后台进程企图从控制终端写

没在POSIX.1中列出，而在SUSv2列出

SIGBUS 10,7,10 C 总线错误(错误的内存访问)

SIGPOLL A Sys V定义的Pollable事件，与SIGIO同义

SIGPROF 27,27,29 A Profiling定时器到

SIGSYS 12,-,12 C 无效的系统调用 (SVID)

SIGTRAP 5 C 跟踪/断点捕获

SIGURG 16,23,21 B Socket出现紧急条件(4.2 BSD)

SIGVTALRM 26,26,28 A 实际时间报警时钟信号(4.2 BSD)

SIGXCPU 24,24,30 C 超出设定的CPU时间限制(4.2 BSD)

SIGXFSZ 25,25,31 C 超出设定的文件大小限制(4.2 BSD)

（对于SIGSYS，SIGXCPU，SIGXFSZ，以及某些机器体系结构下的SIGBUS，Linux缺省的动作是A (terminate)，SUSv2 是C (terminate and dump core)）。

代码测试

#include

#include

#include

#include

void when_alarm();

void when_sigint();

void when_sigchld(int);

void when_sigusr1();

void when_sigio();

int main()

{

int childpid;//子程序进程ID号

printf("程序已经开始运行，5秒钟后将接收到时钟信号。/n");

if ((childpid=fork())>0)//父进程

{

signal(SIGALRM,when_alarm); //当接收到SIGALRM信号时，调用when_alarm函数

signal(SIGINT,when_sigint); //当接收到SIGINT信号时，调用when_sigint函数

signal(SIGCHLD,when_sigchld);//当接收到SIGCHLD信号时，调用when_sigchld函数

signal(SIGUSR1,when_sigusr1);//当接收到SIGUSR1信号时，调用when_sigusr1函数

signal(SIGIO,when_sigio);//当接收到SIGIO信号时，调用when_sigio函数

alarm(5); //5秒钟之后产生SIGALRM信号

raise(SIGIO); //向自己发送一个SIGIO信号

pause(); //将父进程暂停下来，等待SIGALRM信号到来

pause(); //将父进程暂停下来，等待SIGUSR1信号到来

pause(); //将父进程暂停下来，等待SIGCHLD信号到来

printf("------此时程序会停下来等待，请按下ctrl+c送出SIGINT信号-------/n");

pause(); //将父进程暂停下来，等待SIGINT信号到来

}

else if(childpid==0) //子进程

{

int timer;

for(timer=7;timer>=0;timer--) //时钟计时5秒产生SIGALRM信号，再过2秒子进程退出，产生SIGCHLD信号

{

if(timer>2)

printf("距离SIGALRM信号到来还有%d秒。/n",timer-2);

if(timer==4)

kill(getppid(),SIGUSR1); //向父进程发送一个SIGUSR1信号

if((timer<=2)&&(timer>0))

printf("子进程还剩%d秒退出，届时会产生SIGCHLD信号。/n",timer);

if(timer==0) //子进程退出，产生SIGCHLD信号

raise(SIGKILL); //子进程给自己发一个结束信号

sleep(1); //每个循环延时1秒钟

}

}

else

printf("fork()函数调用出现错误！/n");

return 0;

}

void when_alarm()

{

printf("5秒钟时间已到，系统接收到了SIGALRM信号！/n");

}

void when_sigint()

{

printf("已经接收到了SIGINT信号，程序将退出！/n");

exit(0);

}

void when_sigchld(int SIGCHLD_num)

{

printf("收到SIGCHLD信号，表明我的子进程已经中止，SIGCHLD信号的数值是：%d。/n",SIGCHLD_num);

}

void when_sigusr1()

{

printf("系统接收到了用户自定义信号SIGUSR1。/n");

}

void when_sigio()

{

printf("系统接收到了SIGIO信号。/n");

}

Linux 任务调度

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