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最近同事的程序設計過程中用到了Linux的signal機制，從而引發了我對Linux中signal機制的思考。Signal機制在Linux中是一個非常常用的進程間通信機制，很多人在使用的時候不會考慮該機制是具體如何實現的。signal機制可以被理解成進程的軟中斷，因此，在實時性方面還是相對比較高的。Linux中signal機制的模型可以采用下圖進行描述。
每個進程都會采用一個進程控制塊對其進行描述，進程控制塊中設計了一個signal的位圖信息，其中的每位與具體的signal相對應，這與中斷機制是保持一致的。當系統中一個進程A通過signal系統調用向進程B發送signal時，設置進程B的對應signal位圖，類似於觸發了signal對應中斷。發送signal只是“中斷”觸發的一個過程，具體執行會在兩個階段發生：
1、 system call返回。進程B由於調用了system call后，從內核返回用戶態時需要檢查他擁有的signal位圖信息表，此時是一個執行點。
2、 中斷返回。進程被系統中斷打斷之后，系統將CPU交給進程時，需要檢查即將執行進程所擁有的signal位圖信息表，此時也是一個執行點。
綜上所述，signal的執行點可以理解成從內核態返回用戶態時，在返回時，如果發現待執行進程存在被觸發的signal，那么在離開內核態之后（也就是將CPU切換到用戶模式），執行用戶進程為該signal綁定的signal處理函數，從這一點上看，signal處理函數是在用戶進程上下文中執行的。當執行完signal處理函數之后，再返回到用戶進程被中斷或者system call（軟中斷或者指令陷阱）打斷的地方。
Signal機制實現的比較靈活，用戶進程由於中斷或者system call陷入內核之后，將斷點信息都保存到了堆棧中，在內核返回用戶態時，如果存在被觸發的signal，那么直接將待執行的signal處理函數push到堆棧中，在CPU切換到用戶模式之后，直接pop堆棧就可以執行signal處理函數並且返回到用戶進程了。Signal處理函數應用了進程上下文，並且應用實際的中斷模擬了進程的軟中斷過程。
最近寫程序，各種bug各種錯，有一回程序莫名退出，沒報錯，也沒產生日志和core文件，貌似正常退出一樣。
但又不是在程序全部走完后退出，中途莫名退出，這就叫我想到了signal，應該是某些函數錯誤后發送kill信號給主進程，然后退出。
現在總結下signal各種類型：
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Signal
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Description
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SIGABRT
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由調用abort函數產生，進程非正常退出
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SIGALRM
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用alarm函數設置的timer超時或setitimer函數設置的interval timer超時
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SIGBUS
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某種特定的硬件異常，通常由內存訪問引起
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SIGCANCEL
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由Solaris Thread Library內部使用，通常不會使用
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SIGCHLD
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進程Terminate或Stop的時候，SIGCHLD會發送給它的父進程。缺省情況下該Signal會被忽略
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SIGCONT
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當被stop的進程恢復運行的時候，自動發送
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SIGEMT
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和實現相關的硬件異常
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SIGFPE
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數學相關的異常，如被0除，浮點溢出，等等
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SIGFREEZE
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Solaris專用，Hiberate或者Suspended時候發送
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SIGHUP
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發送給具有Terminal的Controlling Process，當terminal被disconnect時候發送
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SIGILL
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非法指令異常
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SIGINFO
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BSD signal。由Status Key產生，通常是CTRL+T。發送給所有Foreground Group的進程
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SIGINT
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由Interrupt Key產生，通常是CTRL+C或者DELETE。發送給所有ForeGround Group的進程
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SIGIO
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異步IO事件
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SIGIOT
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實現相關的硬件異常，一般對應SIGABRT
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SIGKILL
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無法處理和忽略。中止某個進程
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SIGLWP
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由Solaris Thread Libray內部使用
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SIGPIPE
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在reader中止之后寫Pipe的時候發送
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SIGPOLL
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當某個事件發送給Pollable Device的時候發送
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SIGPROF
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Setitimer指定的Profiling Interval Timer所產生
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SIGPWR
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和系統相關。和UPS相關。
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SIGQUIT
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輸入Quit Key的時候（CTRL+\）發送給所有Foreground Group的進程
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SIGSEGV
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非法內存訪問
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SIGSTKFLT
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Linux專用，數學協處理器的棧異常
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SIGSTOP
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中止進程。無法處理和忽略。
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SIGSYS
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非法系統調用
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SIGTERM
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請求中止進程，kill命令缺省發送
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SIGTHAW
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Solaris專用，從Suspend恢復時候發送
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SIGTRAP
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實現相關的硬件異常。一般是調試異常
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SIGTSTP
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Suspend Key，一般是Ctrl+Z。發送給所有Foreground Group的進程
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SIGTTIN
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當Background Group的進程嘗試讀取Terminal的時候發送
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SIGTTOU
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當Background Group的進程嘗試寫Terminal的時候發送
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SIGURG
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當out-of-band data接收的時候可能發送
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SIGUSR1
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用戶自定義signal 1
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SIGUSR2
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用戶自定義signal 2
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SIGVTALRM
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setitimer函數設置的Virtual Interval Timer超時的時候
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SIGWAITING
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Solaris Thread Library內部實現專用
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SIGWINCH
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當Terminal的窗口大小改變的時候，發送給Foreground Group的所有進程
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SIGXCPU
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當CPU時間限制超時的時候
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SIGXFSZ
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進程超過文件大小限制
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SIGXRES
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Solaris專用，進程超過資源限制的時候發送
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signal對應的值：
POSIX.1中列出的信號：
SIGHUP 1 A 終端掛起或者控制進程終止
SIGINT 2 A 鍵盤中斷（如break鍵被按下）
SIGQUIT 3 C 鍵盤的退出鍵被按下
SIGILL 4 C 非法指令
SIGABRT 6 C 由abort(3)發出的退出指令
SIGFPE 8 C 浮點異常
SIGKILL 9 AEF Kill信號
SIGSEGV 11 C 無效的內存引用
SIGPIPE 13 A 管道破裂: 寫一個沒有讀端口的管道
SIGALRM 14 A 由alarm(2)發出的信號
SIGTERM 15 A 終止信號
SIGUSR1 30,10,16 A 用戶自定義信號1
SIGUSR2 31,12,17 A 用戶自定義信號2
SIGCHLD 20,17,18 B 子進程結束信號
SIGCONT 19,18,25 進程繼續（曾被停止的進程）
SIGSTOP 17,19,23 DEF 終止進程
SIGTSTP 18,20,24 D 控制終端（tty）上按下停止鍵
SIGTTIN 21,21,26 D 后台進程企圖從控制終端讀
SIGTTOU 22,22,27 D 后台進程企圖從控制終端寫
沒在POSIX.1中列出，而在SUSv2列出
SIGBUS 10,7,10 C 總線錯誤(錯誤的內存訪問)
SIGPOLL A Sys V定義的Pollable事件，與SIGIO同義
SIGPROF 27,27,29 A Profiling定時器到
SIGSYS 12,-,12 C 無效的系統調用 (SVID)
SIGTRAP 5 C 跟蹤/斷點捕獲
SIGURG 16,23,21 B Socket出現緊急條件(4.2 BSD)
SIGVTALRM 26,26,28 A 實際時間報警時鍾信號(4.2 BSD)
SIGXCPU 24,24,30 C 超出設定的CPU時間限制(4.2 BSD)
SIGXFSZ 25,25,31 C 超出設定的文件大小限制(4.2 BSD)
（對於SIGSYS，SIGXCPU，SIGXFSZ，以及某些機器體系結構下的SIGBUS，Linux缺省的動作是A (terminate)，SUSv2 是C (terminate and dump core)）。
下面是其它的一些信號
信號 值 處理動作 發出信號的原因
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SIGIOT 6 C IO捕獲指令，與SIGABRT同義
SIGEMT 7,-,7
SIGSTKFLT -,16,- A 協處理器堆棧錯誤
SIGIO 23,29,22 A 某I/O操作現在可以進行了(4.2 BSD)
SIGCLD -,-,18 A 與SIGCHLD同義
SIGPWR 29,30,19 A 電源故障(System V)
SIGINFO 29,-,- A 與SIGPWR同義
SIGLOST -,-,- A 文件鎖丟失
SIGWINCH 28,28,20 B 窗口大小改變(4.3 BSD, Sun)
SIGUNUSED -,31,- A 未使用的信號(will be SIGSYS)
（在這里，- 表示信號沒有實現；有三個值給出的含義為，第一個值通常在Alpha和Sparc上有效，中間的值對應i386和ppc以及sh，最后一個值對應mips。信號29在Alpha上為SIGINFO / SIGPWR ，在Sparc上為SIGLOST。）
處理動作一項中的字母含義如下
A 缺省的動作是終止進程
B 缺省的動作是忽略此信號
C 缺省的動作是終止進程並進行內核映像轉儲（dump core）
D 缺省的動作是停止進程
E 信號不能被捕獲
F 信號不能被忽略
測試代碼：
01 |
#include<stdio.h> |
02 |
#include<signal.h> |
03 |
#include<unistd.h> |
04 |
#include<stdlib.h> |
05 |
voidwhen_alarm(); |
06 |
voidwhen_sigint(); |
07 |
voidwhen_sigchld(int); |
08 |
voidwhen_sigusr1(); |
09 |
voidwhen_sigio(); |
10 |
intmain() |
11 |
{ |
12 |
intchildpid;//子程序進程ID號 |
13 |
printf("程序已經開始運行，5秒鍾后將接收到時鍾信號。/n"); |
14 |
if((childpid=fork())>0)//父進程 |
15 |
{ |
16 |
signal(SIGALRM,when_alarm); //當接收到SIGALRM信號時，調用when_alarm函數 |
17 |
signal(SIGINT,when_sigint); //當接收到SIGINT信號時，調用when_sigint函數 |
18 |
signal(SIGCHLD,when_sigchld);//當接收到SIGCHLD信號時，調用when_sigchld函數 |
19 |
signal(SIGUSR1,when_sigusr1);//當接收到SIGUSR1信號時，調用when_sigusr1函數 |
20 |
signal(SIGIO,when_sigio);//當接收到SIGIO信號時，調用when_sigio函數 |
21 |
alarm(5); //5秒鍾之后產生SIGALRM信號 |
22 |
raise(SIGIO);//向自己發送一個SIGIO信號 |
23 |
pause();//將父進程暫停下來，等待SIGALRM信號到來 |
24 |
pause();//將父進程暫停下來，等待SIGUSR1信號到來 |
25 |
pause();//將父進程暫停下來，等待SIGCHLD信號到來 |
26 |
printf("------此時程序會停下來等待，請按下ctrl+c送出SIGINT信號-------/n"); |
27 |
pause();//將父進程暫停下來，等待SIGINT信號到來 |
28 |
} |
29 |
elseif(childpid==0)//子進程 |
30 |
{ |
31 |
inttimer; |
32 |
for(timer=7;timer>=0;timer--)//時鍾計時5秒產生SIGALRM信號，再過2秒子進程退出，產生SIGCHLD信號 |
33 |
{ |
34 |
if(timer>2) |
35 |
printf("距離SIGALRM信號到來還有%d秒。/n",timer-2); |
36 |
if(timer==4) |
37 |
kill(getppid(),SIGUSR1);//向父進程發送一個SIGUSR1信號 |
38 |
if((timer<=2)&&(timer>0)) |
39 |
printf("子進程還剩%d秒退出，屆時會產生SIGCHLD信號。/n",timer); |
40 |
if(timer==0)//子進程退出，產生SIGCHLD信號 |
41 |
raise(SIGKILL);//子進程給自己發一個結束信號 |
42 |
sleep(1);//每個循環延時1秒鍾 |
43 |
} |
44 |
} |
45 |
else |
46 |
printf("fork()函數調用出現錯誤！/n"); |
47 |
return0; |
48 |
} |
49 |
voidwhen_alarm() |
50 |
{ |
51 |
printf("5秒鍾時間已到，系統接收到了SIGALRM信號！/n"); |
52 |
} |
53 |
voidwhen_sigint() |
54 |
{ |
55 |
printf("已經接收到了SIGINT信號，程序將退出！/n"); |
56 |
exit(0); |
57 |
} |
58 |
voidwhen_sigchld(intSIGCHLD_num) |
59 |
{ |
60 |
printf("收到SIGCHLD信號，表明我的子進程已經中止，SIGCHLD信號的數值是：%d。/n",SIGCHLD_num); |
61 |
} |
62 |
voidwhen_sigusr1() |
63 |
{ |
64 |
printf("系統接收到了用戶自定義信號SIGUSR1。/n"); |
65 |
} |
66 |
voidwhen_sigio() |
67 |
{ |
68 |
printf("系統接收到了SIGIO信號。/n"); |
69 |
} |