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目录

前言

Part1. 信号基础概念

Part2. 信号的产生方式

Part2.1. 键盘按键

Part2.2. 硬件异常

Part2.3. 主动发送信号

Part2.4. 软件条件触发

Part3. 信号在内核中的保存

Part3.1. 信号位图

Part3.2. 信号集操作函数

Part3.3. sigprocmask

Part4. sigaction

Part5. 信号处理的坑点

Part6. 信号 与 System V IPC

Part7. 结语

前言

Linux下对于信号的了解是非常重要的，接下来来跟随小编的视角来看看吧。

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let's go!!!!!!!!

Part1. 信号基础概念

信号是 Linux 下异步事件通知机制，和信号量无关。

• 本质：内核发给进程的简短通知，用来告知进程发生了某个事件。

• 特点：异步。进程正常运行时，信号随时可能抵达；进程不会立刻处理，先标记信号，等到合适时机（从内核态切回用户态前）再去处理。

• 类比：中断是CPU层面的异步通知；信号是进程层面的软件中断。

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信号编号

信号用整数编号标识，Linux一共62个标准信号：

•1 ~ 31：可靠信号（传统不可靠信号），不支持排队，同一个信号多次产生可能丢失；

•34 ~ 64：实时信号，支持排队，不会丢失。

常用信号举例：SIGINT(2)，对应终端 Ctrl + C。

收到信号后的三种处理方式

1.默认处理（Default）：操作系统内置行为，大部分是终止进程；

2.自定义处理（Catch）：注册信号处理函数，收到信号后执行我们自己写的回调；

3.忽略处理（Ignore）：收到信号直接丢弃，不做任何动作。

注意：SIGKILL(9)、SIGSTOP(19) 这两个信号不能捕获、不能忽略，只能执行默认行为。

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信号处理函数类型

typedef void (*sighandler_t)(int);

• sighandler_t：信号处理函数类型，接收一个int参数（信号编号）

• signal 函数原型：

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

• 参数：

◦ signum：要注册的信号编号

◦ handler：处理函数，可以填 SIG_DFL（恢复默认）、SIG_IGN（忽略）或者自定义函数指针

• 返回值：返回这个信号旧的处理函数指针。

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小坑：signal 函数在不同UNIX体系行为有差异，工程代码优先使用 sigaction，更稳定可控。

Part2. 信号的产生方式

一共4大类产生途径：

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Part2.1. 键盘按键

◦ Ctrl + C → SIGINT 终止进程

◦ Ctrl + \ → SIGQUIT 退出并生成core转储文件

◦ Ctrl + Z → SIGTSTP 暂停进程（放到后台）

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Part2.2. 硬件异常

◦段错误 SIGSEGV：访问非法内存、野指针、栈溢出；MMU硬件检测到虚拟地址非法，内核发出信号

◦除零错误 SIGFPE：除法除数为0

◦总线错误 SIGBUS：非法地址对齐访问

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Part2.3. 主动发送信号

◦int raise(int sig);：给自己发信号

◦void abort(void);：内部会触发 SIGABRT，终止进程，一般用来断言失败

◦int kill(pid_t pid, int sig);：给指定pid的进程发送信号

pid > 0：发给pid对应的进程

pid = 0：发给调用进程所在进程组的所有进程

pid = -1：权限足够时，发给除init以外所有进程

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Part2.4. 软件条件触发

◦定时器到期 SIGALRM、管道读端关闭写端收到 SIGPIPE 等。

补充：kill 函数名字有迷惑性，不是只能发杀死进程的信号，可以发送任意信号。

Part3. 信号在内核中的保存

Part3.1. 信号位图

每个进程PCB（task_struct）里面维护两张位图（bitmask），用一个整数/数组的每一位代表一个信号：

•未决信号集（pending）：某一位置1 → 这个信号已经产生，但是进程还没有处理；处理完毕后清零。

•阻塞信号集（屏蔽字，mask）：某一位置1 →屏蔽这个信号。信号来了之后不会被处理，保留在pending位图里，等到解除屏蔽之后再处理。

逻辑判断：
信号到来 → 先看mask：
mask对应bit=0（不阻塞）：合适时机立刻处理，pending清0
mask对应bit=1（阻塞）：信号置在pending里挂起，暂时不处理

重点：不可靠信号不排队！
同一个不可靠信号在阻塞期间多次抵达，pending位只会置1一次，多次信号会丢失；实时信号支持排队。

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Part3.2. 信号集操作函数

sigset_t 是信号位图类型，用来表示一组信号，配套函数：

int sigemptyset(sigset_t *set); // 清空信号集，全部置0 int sigfillset(sigset_t *set); // 填满信号集，全部置1 int sigaddset(sigset_t *set, int signum); // 添加一个信号 int sigdelset(sigset_t *set, int signum); // 删除一个信号 int sigismember(const sigset_t *set, int signum); // 判断信号是否在集合内

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Part3.3. sigprocmask

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

• how：三种行为

◦ SIG_BLOCK：屏蔽，把set里的信号追加到原来的屏蔽字（mask |= set）

◦ SIG_UNBLOCK：解除屏蔽，把set里的信号从mask移除

◦ SIG_SETMASK：直接把mask替换成set的值

• oldset：出参，可以拿到修改之前旧的屏蔽字，方便后续恢复。

使用场景：临界区代码，我们不希望被信号打断 → 进入临界区屏蔽信号，执行完临界区解除屏蔽。

Part4. sigaction

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

struct sigaction { void (*sa_handler)(int); // 老式信号处理函数 void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); // 扩展版本，可以拿到发送方pid等信息 sigset_t sa_mask; // 【重点】执行当前信号处理函数期间，自动屏蔽的信号 int sa_flags; void (*sa_restorer)(void); };

• sa_mask：当我们正在跑这个信号回调的时候，自动屏蔽sa_mask里面的信号，防止信号嵌套打断当前handler；handler执行结束自动恢复。

• SA_SIGINFO：sa_flags开启这个标记，就会使用 sa_sigaction，拿到 siginfo_t，里面可以拿到发送信号的进程pid。

信号处理函数是在进程的用户态上下文执行，不是独立线程！handler执行的时候，主流程暂停。

Part5. 信号处理的坑点

1. 信号处理函数里面，不是所有函数都能调用！
只能调用可重入（异步信号安全）函数。printf、malloc、lock 这些非可重入函数禁止在信号handler调用，极易死锁、内存损坏。

2.不可靠信号会丢失，不要依赖它做计数；需要可靠通知优先实时信号或者管道。

3. 信号只做通知，不要在handler写复杂业务逻辑。工程经典方案：信号handler里面只写一个字节写到管道，主循环epoll监听管道读端，把业务逻辑放到主循环处理（信号转IO事件）。

4.子进程继承父进程的信号屏蔽字、信号处理方式；但是pending未决信号集不会继承。

5. fork之后子进程里面，继承信号处理函数；exec之后，所有捕获的信号重置为默认处理方式。

Part6. 信号 与 System V IPC

通信方式核心特点适用场景
信号异步、携带信息极少（只有信号编号），内核通知异常通知、终止、暂停、定时器事件
消息队列面向消息，带类型，支持选择性读取进程之间传递结构化数据
信号量计数器，用来做互斥、同步保护临界资源，控制并发访问

一句话区分：信号是通知事件；信号量是同步互斥工具，二者完全两码事

Part7. 结语

这篇文章我们深入的知道了信号的相关知识，接下来，小编还会带来更多Linux相关的知识，敬请期待~

最后，祝大家可以：春风得意马蹄疾，一日看尽长安花！

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