信号
- 软件层级上对中断机制的一种模拟，实现异步
- 信号四要素：man 7 signal
- 编号：不同发行版本可能信号不同
- 名称：在指定信号中推荐使用
- 事件：定义发生信号的动作，如
SIGSEGV由非法内存访问触发 - 默认处理动作：
- Term
- Ign：ignore，SIGCHLD就是默认忽略
- Core：终止进程，并产生core文件
- Stop：挂起进程，如SIGSTOP
- Cont：continue,如SIGCONT，继续执行挂起进程
- 特别：只能执行默认动作
- SIGKILL:
kill -9 进程号产生并发送，强制停止进程 - SIGSTOP:挂起进程，CTRL+z能发送给shell前台应用
进程不会去主动检测信号
SIGKILL和SIGSTOP直接在内核态终止/挂起进程
其他信号处理都是从内核态转向用户态的时候自动进行，所以进程如果一直在用户态运行，是感知不到信号到来
用户态转内核态：
系统调用
事件片用完
硬件中断：如外设完成I/O操作
异常：如缺页异常或除0错误
- SIGKILL是用来强制停止进程的，但是无法处理僵尸进程，因为僵尸进程已经“死”了，只是父进程还存在，僵尸进程的PCB留着等待父进程读取状态
- 生命周期
PCB中存在变量专门管理信号，生命周期本质上就是内核操纵这些变量（未决位图pending、阻塞位图block、处理函数指针列数组handler，信号队列（实时信号才会重复出现））
- 此处位图就是使用变量的位来表示信号，比如0位则是SIGHUP，若位为1则代表有此信号
- 实时信号（34-64）使用队列存储，避免信号丢失，而普通信号（1-31）仅记录最后一次触发
- 产生
- 硬件：如CTRL+C
- 软件：用户自定义或出现非法指令之类的
- 未决
- 信号产生到处理之前
- 信号产生时，内核通过目标进程的 PID 找到其 PCB，修改
pending位图 - 如果被阻塞，则会一直处于未决状态
SIGKILL和SIGSTOP不能被阻塞或忽略，内核会直接处理
- 递达
- 执行处理信号动作，默认或自定义
- 从内核态到用户态时，先检测是否有信号，若有，查不在阻塞位图的未决信号，然后调用处理函数
- 处理函数若是默认动作，则直接在内核态完成，若是用户自定义，则转到用户态执行，然后转回内核态，再跳转回进程代码
信号产生（软件）
使用API产生信号，并将信号注册到指定进程中，注册见信号未决部分
1.Kill
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
功能：向指定进程（或进程组）发送信号。
参数：
pid > 0：发送给特定进程。pid = 0：发送给当前进程组所有进程。pid = -1：发送给所有有权限的进程。
权限检查：非root用户无法向其他用户的进程发送信号（除非进程属于同一组或权限放宽）。
进程组广播：kill(0, SIGTERM)会向当前进程组所有成员发送SIGTERM
内核流程：调用 sys_kill() → kill_something_info() → 更新目标进程的 pending 位图
2.raise
#include <signal.h>
int raise(int sig);
功能：向当前进程发送信号（等价于 kill(getpid(), sig)
3.abort
#include <stdlib.h>
void abort(void);
功能：强制终止当前进程，产生 SIGABRT 信号并生成 core 文件
4.alarm闹钟
#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
功能：设置单次定时器，到期发送 SIGALRM, 默认动作Term，返回剩余的时间
注意：每个进程只会有一个计时器，再次调用覆盖之前的计时器，alarm(0)取消当前计时，无论进程状态，都会一直计时
5.setitimer定时器
6.sigqueue
#include <signal.h>
int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
功能：发送带附加数据的实时信号（34-64）
参数：
value：可携带整型或指针数据（通过siginfo_t结构传递）
内核流程：将信号加入目标进程的 sigqueue 队列，支持信号排队
信号未决
注册
注册就是在传递,“快递员”是内核，本质上是在操作未决位图和sigqueue，注意未决位图用户不能写，只能读取
注册过程（非可靠信号、普通信号、1-31号）：
在未决位图中对应比特位置1
若sigqueue中没有此信号节点，则添加（保证只能有一个）
注册过程（可靠信号、实时信号、31之后的信号）
- 在未决位图中对应比特位置1
- 直接将此信号节点加入sigqueue（信号可以叠加）
阻塞
阻塞位图并不会干扰信号注册，但是会阻塞（延迟）信号递达 阻塞位图用户可操作
位图相关函数
给未决位图和阻塞位图提供操作，sigset_t则代表位图
1. 位图（信号集）操作
下面函数就是对set进行操作（除最后一个）
#include<signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set); //set集合置空
int sigfillset(sigset_t *set); //所有信号加入set集合
int sigaddset(sigset_t *set,int signo); //信号加入set集合
int sigdelset(sigset_t *set,int signo); //set集合移除信号
int sigismember(const sigset_t *set, int signo);//判断信号是否存在
sigprocmask阻塞位图操作
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
- how，该做什么样的操作
- SIG_BLOCK：向阻塞位图添加set信号集，block（new） = block（old） | set
- SIG_UNBLOCK：向阻塞位图删除set信号集，block（new）= block（old） & （~set）
- SIG_SETMASK：用set信号集替换阻塞位图，block（new）= set
- set：用来设置阻塞位图
- 对set的操作要使用上面的操作
- oldset：原来的阻塞位图
sigpending未决位图读取
int sigpending(sigset_t *set);
- 读取未决位图
- 参数set就是用来接受输出的
信号递达
此处就是开始处理信号，调用信号处理函数
信号捕获：如果处理函数是用户自定义函数，在递达时就调用这个函数，执行此函数期间，默认阻塞该信号
用户自定义处理函数
signal
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
功能 ：注册信号处理函数
参数：
- signum：更改的信号值
- handler：函数指针，要更改的动作是什么
- SIG_IGN:忽略该型号
- SIG_DFL:执行系统默认
- 自定义函数名
注意：不推荐，不同Linux版本有不同的行为
sigaction
#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
功能：更灵活的信号处理函数注册，支持实时信号和数据传递。
参数：
signum：信号编号。act：新处理方式（struct sigaction）。oldact：旧处理方式（可置NULL）。
结构体 sigaction：
C
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int); // 处理函数
sigset_t sa_mask; // 处理函数执行期间阻塞的信号位图，临时屏蔽一些信号
int sa_flags; // 标志位
//保存的值0，在处理信号的时候，调用sa_handler保存的函数
//SA_SIGINFO，OS在处理信号的时候，调用的就是sa_sigaction函数指针当中
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); // 带数据的处理函数
};
特殊信号汇总
- SIGKILL/SIGSTOP只能使用默认动作，不可捕获、忽略
- SIGCHLD：并不是只有终止时才产生
只要状态改变就产生该信号
- 子进程终止时
- 子进程收到SIGSTOP信号停止时
- 子进程处于停止态，收到SIGCONT后唤醒时
- 僵尸进程处理：
若父进程没有显式调用wait/waitpid且没有显式设置处理函数，则会导致僵尸进程
- 若父进程通过
signal(SIGCHLD, SIG_IGN)显式忽略该信号，内核会直接回收子进程资源，避免僵尸进程 - 自定义处理函数：
void handler(int sig) {
while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0); // 循环回收所有终止的子进程
}
signal(SIGCHLD, handler);
