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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。
每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：
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Signal
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Description
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SIGABRT
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由调用abort函数产生，进程非正常退出
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SIGALRM
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用alarm函数设置的timer超时或setitimer函数设置的interval timer超时
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SIGBUS
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某种特定的硬件异常，通常由内存访问引起
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SIGCANCEL
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由Solaris Thread Library内部使用，通常不会使用
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SIGCHLD
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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
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SIGCONT
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当被stop的进程恢复运行的时候，自动发送
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SIGEMT
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和实现相关的硬件异常
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SIGFPE
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数学相关的异常，如被0除，浮点溢出，等等
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SIGFREEZE
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Solaris专用，Hiberate或者Suspended时候发送
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SIGHUP
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发送给具有Terminal的Controlling Process，当terminal被disconnect时候发送
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SIGILL
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非法指令异常
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SIGINFO
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BSD signal。由Status Key产生，通常是CTRL+T。发送给所有Foreground Group的进程
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SIGINT
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由Interrupt Key产生，通常是CTRL+C或者DELETE。发送给所有ForeGround Group的进程
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SIGIO
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异步IO事件
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SIGIOT
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实现相关的硬件异常，一般对应SIGABRT
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SIGKILL
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无法处理和忽略。中止某个进程
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SIGLWP
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由Solaris Thread Libray内部使用
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SIGPIPE
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在reader中止之后写Pipe的时候发送
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SIGPOLL
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当某个事件发送给Pollable Device的时候发送
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SIGPROF
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Setitimer指定的Profiling Interval Timer所产生
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SIGPWR
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和系统相关。和UPS相关。
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SIGQUIT
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输入Quit Key的时候（CTRL+）发送给所有Foreground Group的进程
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SIGSEGV
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非法内存访问
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SIGSTKFLT
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Linux专用，数学协处理器的栈异常
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SIGSTOP
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中止进程。无法处理和忽略。
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SIGSYS
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非法系统调用
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SIGTERM
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请求中止进程，kill命令缺省发送
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SIGTHAW
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Solaris专用，从Suspend恢复时候发送
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SIGTRAP
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实现相关的硬件异常。一般是调试异常
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SIGTSTP
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Suspend Key，一般是Ctrl+Z。发送给所有Foreground Group的进程
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SIGTTIN
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当Background Group的进程尝试读取Terminal的时候发送
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SIGTTOU
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当Background Group的进程尝试写Terminal的时候发送
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SIGURG
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当out-of-band data接收的时候可能发送
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SIGUSR1
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用户自定义signal 1
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SIGUSR2
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用户自定义signal 2
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SIGVTALRM
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setitimer函数设置的Virtual Interval Timer超时的时候
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SIGWAITING
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Solaris Thread Library内部实现专用
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SIGWINCH
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当Terminal的窗口大小改变的时候，发送给Foreground Group的所有进程
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SIGXCPU
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当CPU时间限制超时的时候
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SIGXFSZ
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进程超过文件大小限制
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SIGXRES
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Solaris专用，进程超过资源限制的时候发送
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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)）。
下面是其它的一些信号
信号 值 处理动作 发出信号的原因
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SIGIOT 6 C IO捕获指令，与SIGABRT同义
SIGEMT 7,-,7
SIGSTKFLT -,16,- A 协处理器堆栈错误
SIGIO 23,29,22 A 某I/O操作现在可以进行了(4.2 BSD)
SIGCLD -,-,18 A 与SIGCHLD同义
SIGPWR 29,30,19 A 电源故障(System V)
SIGINFO 29,-,- A 与SIGPWR同义
SIGLOST -,-,- A 文件锁丢失
SIGWINCH 28,28,20 B 窗口大小改变(4.3 BSD, Sun)
SIGUNUSED -,31,- A 未使用的信号(will be SIGSYS)
（在这里，- 表示信号没有实现；有三个值给出的含义为，第一个值通常在Alpha和Sparc上有效，中间的值对应i386和ppc以及sh，最后一个值对应mips。信号29在Alpha上为SIGINFO / SIGPWR ，在Sparc上为SIGLOST。）
处理动作一项中的字母含义如下
A 缺省的动作是终止进程
B 缺省的动作是忽略此信号
C 缺省的动作是终止进程并进行内核映像转储（dump core）
D 缺省的动作是停止进程
E 信号不能被捕获
F 信号不能被忽略
测试代码：
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;//子程序进程ID号 |
13 |
printf("程序已经开始运行，5秒钟后将接收到时钟信号。/n"); |
14 |
if((childpid=fork())>0)//父进程 |
15 |
{ |
16 |
signal(SIGALRM,when_alarm); //当接收到SIGALRM信号时，调用when_alarm函数 |
17 |
signal(SIGINT,when_sigint); //当接收到SIGINT信号时，调用when_sigint函数 |
18 |
signal(SIGCHLD,when_sigchld);//当接收到SIGCHLD信号时，调用when_sigchld函数 |
19 |
signal(SIGUSR1,when_sigusr1);//当接收到SIGUSR1信号时，调用when_sigusr1函数 |
20 |
signal(SIGIO,when_sigio);//当接收到SIGIO信号时，调用when_sigio函数 |
21 |
alarm(5); //5秒钟之后产生SIGALRM信号 |
22 |
raise(SIGIO);//向自己发送一个SIGIO信号 |
23 |
pause();//将父进程暂停下来，等待SIGALRM信号到来 |
24 |
pause();//将父进程暂停下来，等待SIGUSR1信号到来 |
25 |
pause();//将父进程暂停下来，等待SIGCHLD信号到来 |
26 |
printf("------此时程序会停下来等待，请按下ctrl+c送出SIGINT信号-------/n"); |
27 |
pause();//将父进程暂停下来，等待SIGINT信号到来 |
28 |
} |
29 |
elseif(childpid==0)//子进程 |
30 |
{ |
31 |
inttimer; |
32 |
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 |
33 |
{ |
34 |
if(timer>2) |
35 |
printf("距离SIGALRM信号到来还有%d秒。/n",timer-2); |
36 |
if(timer==4) |
37 |
kill(getppid(),SIGUSR1);//向父进程发送一个SIGUSR1信号 |
38 |
if((timer<=2)&&(timer>0)) |
39 |
printf("子进程还剩%d秒退出，届时会产生SIGCHLD信号。/n",timer); |
40 |
if(timer==0)//子进程退出，产生SIGCHLD信号 |
41 |
raise(SIGKILL);//子进程给自己发一个结束信号 |
42 |
sleep(1);//每个循环延时1秒钟 |
43 |
} |
44 |
} |
45 |
else |
46 |
printf("fork()函数调用出现错误！/n"); |
47 |
return0; |
48 |
} |
49 |
voidwhen_alarm() |
50 |
{ |
51 |
printf("5秒钟时间已到，系统接收到了SIGALRM信号！/n"); |
52 |
} |
53 |
voidwhen_sigint() |
54 |
{ |
55 |
printf("已经接收到了SIGINT信号，程序将退出！/n"); |
56 |
exit(0); |
57 |
} |
58 |
voidwhen_sigchld(intSIGCHLD_num) |
59 |
{ |
60 |
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); |
61 |
} |
62 |
voidwhen_sigusr1() |
63 |
{ |
64 |
printf("系统接收到了用户自定义信号SIGUSR1。/n"); |
65 |
} |
66 |
voidwhen_sigio() |
67 |
{ |
68 |
printf("系统接收到了SIGIO信号。/n"); |
69 |
} |