《Linux系统编程训练营》0-11_信号发送与处理（上）

信号的概念与分类

问题：按下 Ctrl + C 后，命令行中的前台进程会被中止。为什么???

什么是信号？

• 信号是一种 “软件中断”， 用来处理异步事件

  • 内核发送信号到某个进程，通知进程事件的发生
  • 时间可能来自硬件，可能来自用户输入，可能来自除零错误

• 信号是一种类型的进程间通讯方式（一个进程向另一个进程发送信号）

  • A 进程发生事件 T， 向 B 进程发送信号， B 进程执行动作响应事件
  • 进程可以对接收到的不同信号进行不同动作响应（信号 → 处理）

信号的分类

• 硬件异常

  • 内核检测到硬件错误，发送相应信号给相关进程

• 终端信号

  • 在终端输入 “特殊字符” 等价于向前台进程组发送相应信号

• 软件信号

  • 在软件层面（进程代码中）触发的信号（发送给自身或其它进程）

硬件异常信号

信号	值	说明
SIGBUS	7	总线错误，进程发生了内存访问错误（如，访问的内存地址未对齐）
SIGFPE	8	算数错误，FPE标识浮点异常
SIGILL	9	指令错误，进程尝试执行非法指令
SIGSEGV	11	段错误，进程访问了非法内存区域（如，进程写了受保护的内存）

终端相关信号

• SIGINT (Ctrl + C)

  • 程序中止信号，用于通知前台进程组终止进程

• SIGOUIT (Ctrl + )

  • 与 SIGINT 类似，进程收到该信号退出时可产生 coredump 文件

• SIGTSTP (Ctrl + Z)

  • 进程收到该信号后停止运行（状态发生转换），后续可恢复运行状态
  • 停止进程的运行，进程收到该信号后可以选择处理或忽略

信号发送与处理

软件相关信号

• 子进程退出：父进程收到 SIGCHLD 信号
• 父进程退出：子进程可能收到信号（什么信号？）
• 定时器到期： alarm(). ualarm(). timer_create(), ...
• 主动发送信号：kill(), raise() ...
• 。。。

内核与信号

紫色剑头：

进程通过系统调用申请内核发送信号 （比如 timer）

蓝色箭头：

内核监测到硬件错误，给进程 B 发送信号

黄色箭头：

进程间通讯，进程 A 发送信号给进程 B

信号的默认处理

默认处理方式	说明	示例
ignore	进程丢弃信号不会产生任何影响	SIGCHLD, SIGURG（TCP带外数据）
terminate	中止进程	SIGKILL, SIGHUP
coredump		SIGQUIT, SIGILL
stop / continue	停止进程执行 / 恢复进程执行	SIGSTOP, SIGCONT

知识加油站 ： System V vs BSD （仅操作风格上存在不同）

• System V

  • 也被称为 AT&T System V， 是 Unix 操作系统众多版本中的一支

• BSD

  • 加州大学伯克利分校开创，Unix 衍生系统，代表由此派生出的各种套件集合

Linux 之所以被称为类 Unix 操作系统 （Unix Like）, 部分原因就是 Linux 的操作风格介于上述二者纸间，且不同厂商为了照顾不同的用户，其发行版的操作风格存在差异。

	Sytem V	BSD
Root脚本位置	/etc/init.d	/etc/rc.d
默认Shell	Bshell	Cshell
文件系统数据	/etc/mnttab	/etc/mtab
内核位置	/UNIX	/vmUnix
打印机设备	lp	rlp
字符串函数	memcopy	bcopy
终端初始化设置文件	/etc/initab	/etc/ttys
终端控制	termio	termios

自定义信号处理

• #include <sys/types.h>
• #include <signal.h>
• typedef void (*sighandler_t)(int);
• sighandler_t signal(int signum. sighandler_t handler); → 默认风格
• sighandler_t sysv_signal(int signum. sighandler_t handler); → Sytem V 风格
• sighandler_t bsd_signal(int signum. sighandler_t handler); → BSD 风格

信号处理示例

#include <signal.h>

void signal_handler(int sig)
{
    printf("sig = %d\n", sig);
}

int main(int argc, char *argv)
{
    int i =0;

    signal(SIGINT, signal_handler);
    // sysv_signal(SIGINT, signal_handler);
    // bsd_signal(SIGINT, signal_handler);

    while (1) {
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

自定义信号发送

• #include <sys/types.h>
• #include <signal.h>

• int kill(pid_t pid, int sig);

  • pid > 0，指定信号发送给对应进程
  • pid == 0，指定信号发送给当前进程组中的每一个进程
  • pid < -1， 如 -1000， 那么发送指定信号给 PGID 为 1000 的进程组
• int raise(int sig); // 发送指定信号给当前进程（自己发自己），信号处理完毕才返回

标准信号是 Unix 系统的信号，编号范围从 1 - 31。
实时信息是 Linux 独有的信号，编号范围从 31 到 64。

信号发送示例

int main(int argc, char *argv[])
{
    int pid = atoi(argv[1]);
    int sig = atoi(argv[2]);

    printf("send sig(%d) to process(%d)\n", sig, pid);

    kill(pid, sig); // 给指定进程发执行信号
    raice(SIGINT);  // 终止退出

    while (1) {
        printf("while ... \n");
        sleep(1);
    }
}

信号发送与处理实验

信号的接收

//#define _GNU_SOURCE

//#define _XOPEN_SOURCE    600
//#define _POSIX_C_SOURCE  200800L

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void signal_handler(int sig)
{
    printf("handler : sig = %d\n", sig);
}

int main(void)
{
    signal(SIGINT, signal_handler);
    // sysv_signal(SIGINT, signal_handler);
    // bsd_signal(SIGINT, signal_handler);

    while (1) {
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

输出：

^Chandler : sig = 2    // ctrl + c
^Chandler : sig = 2    // ctrl + c
^Chandler : sig = 2    // ctrl + c
^Chandler : sig = 2    // ctrl + c
^Chandler : sig = 2    // ctrl + c
^\Quit (core dumped)   // ctrl + \

信号的发送

app1.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void signal_handler(int sig)
{
    printf("handler : sig = %d\n", sig);
}

int main(void)
{
    signal(40, signal_handler);

    while (1) {
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

app2.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int pid = atoi(argv[1]);
    int sig = atoi(argv[2]);

    printf("send sig(%d) to process (%d)...\n", sig, pid);

    kill(pid, sig);

    raise(SIGINT);

    while (1) {
        printf("while...\n");
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

输出:

wu_tiansong@ubuntu-server:~/test$ ./app1 &             // 信号接收
[1] 3871089

wu_tiansong@ubuntu-server:~/test$ ./app2 3871089 40    // 信号发送
send sig(40) to process (3871089)...
handler : sig = 40

思考

三种自定义信号处理函数有什么区别？