Linux信號基礎
時間：2018-09-28 來源：未知
一、信號使用基礎知識
1．信號的發送與捕捉：
同步：
多個進程協同完成一件事情，當資源不可用時，其他的進程阻塞等待，類比流水線操作，一步一步有先后地完成一個產品。
異步：
多個進程做多項任務，同時運行，互不干擾，當需要建立聯系的時候，停止運行，建立聯系，處理數據，處理完成繼續各自運行。異步多個進程或線程獨自運行，效率較高，系統的實時性用中斷實現。
信號：
內核和用戶空間溝通的信使。直接進行用戶空間進程和內核進程之間的交互，內核進程也可以利用它來通知用戶空間進程發生了哪些系統事件。
eg：
進程結束時，內核會發送一個SIGCHLD信號以通知父進程子進程結束。內核向用戶發送信號時，用戶進程可以進程阻塞。就像項目不能因為一個無名信號出錯而結束進程。
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2．信號的周期：
紅色中的的內容都是內核操作，與用戶程序無關，用戶程序就是信號處理。
信號由內核產生，要由用戶空間進行注冊和注銷。信號處理是定義的處理方式，相當于內核到用戶的一次切換。
用戶的處理方式有三種：
1)忽略
不理踩，有兩個信號不可以忽略(KILL和STOP信號);
2)捕捉
捕捉信號后，自定義處理方式,(用signal()進行注冊);
3)默認
系統默認處理方式。
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3．信號處理流程：
PS:
實際執行信號的處理動作稱為信號投遞（Delivery），信號從發生到投遞之間的狀態，稱為信號未決（Pending）。
進程可以選擇阻塞（Block）某個信號。被阻塞的信號產生后將保持在未決狀態，直到進程解除對此信號的阻塞，才執行投遞的動作。
每個信號都有兩個標志位分別表示阻塞和未決，還有一個函數指針表示處理動作。
信號產生時，內核在進程控制塊中設置該信號的未決標志（表示某信號是否發生過），直到信號投遞完畢才清除該標志。在上圖的例子中，
1. SIGHUP信號未阻塞也未產生過，當它遞達時執行默認處理動作。
2. SIGINT信號產生過，但正在被阻塞，所以暫時不能投遞。雖然它的處理動作是忽略，但在沒有解除阻塞之前不能忽略這個信號，因為進程仍有機會改變處理動作之后再解除阻塞。
3. SIGQUIT信號未產生過，一旦產生SIGQUIT信號將被阻塞，它的處理動作是用戶自定義函數sighandler。
未決和阻塞標志可以用相同的數據類型sigset_t來存儲，sigset_t稱為信號集，這個類型可以表示每個信號的“有效”或“無效”狀態，在阻塞信號集中“有效”和“無效”的含義是該信號是否被阻塞，而在未決信號集中“有效”和“無效”的含義是該信號是否處于未決狀態。
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4．信號應用的場合：
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5．常用的幾種信號與默認方式：
SIGALRM定時信號，定時N秒，時間到，發送一個鬧鐘信號，終止進程。
對信號的處理方式解釋：
1)忽略此信號
除了兩種信號(SIGKILL和SIGSTOP)不能被忽略外，其它的的信號都可被忽略，這兩個信號不能被忽略的原因是：它們提供一種終極的終止或停止進程的可靠方法，這是一種終極裁判權，如果這兩個信號都被忽略了的話，某個進程跑飛后就沒有辦法終止或停止這個進程。
另外忽略某些硬件產生的信號被認為是不可取的，如我們如果忽略非法存儲訪問或除以0等硬件產生的信號的話，進程狀態未定義的(無法確定的狀態)。
2)捕獲信號
如果某個進程被通知某個信號發生了，但是想要捕獲這個信號的話，該進程就必須向內核注冊一個捕獲函數，當相應的信號發生時，捕獲函數就會被調用并執行希望對這個事件的處理。
3)執行系統的默認操作
其實我們內核為每個信號在發生時都規定了一個默認的操作，如果我們不捕獲也不忽略的話，當這個信號發生時，進程會按照默認方式去處理這些發生的信號，當然對于絕大多數信號而言，其默認的處理方式都是終止接收到該信號的進程或者忽略此信號。
/**************************************************************************拓展:
查看信號的方法：
kill -l 或man 7 signal
通常有62以上，kill -l 列出的前面32個是非實時的，signal函數只能使用前( 1 -- 31)，后面為拓展信號，signal不能用，中間缺少的沒有編號。前面（1 -- 31）是非實時的，信號不支持排隊，可能造成信號丟失。有預定義的含義和處理方式函數。后面的實時信號支持排隊
各種信號說明：
//www.2cto.com/os/201608/537204.html (感謝博主詳細列出了各種信號)
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我們常用的有：
INT， QUIT, KILL, USR1, USR2 ALRM STOP TERM .
USR1,和USR2在硬件中沒有任何價值，在應用程序中，可以使用usr1和usr2進行自定義通信。
TTOU/TTIN網絡開發中常用的信號，IO信號在網路常用。
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二、相關系統調用：
1．kill()和raise()
pid = -1，向所有進程發送信號（除了init進程）。
sig = 0；表示只檢查錯誤信息，不發送信號。沒有0號編號信號。
kill示例：
raise示例:
當前進程進入stop態，發送CONT信號繼續運行。如果發送的是USR1信號，默認進程退出。
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2．alarm()和pause()
0.alarm是指定一定時間后發送信號。
1.要注意的是，一個進程只能有一個鬧鐘時間。如果在調用alarm時已設置過鬧鐘時間，則之前的鬧鐘時間被新值所代替。
2.alarm函數只設置時鐘，設置完成后，程序向下繼續運行。（補充說明alarm函數只是設置定時鬧鐘,并不阻塞);
3.等待信號來臨可以利用while檢測等待或利用pause函數將進程掛起。
pause（）接收任意信號就會結束掛起。
示例代碼: myalarm.c
mypause.c
利用alarm和pause實現sleep功能:
補充:
alarm()和sleep()函數不同，alarm信號并不會阻塞，相當于訂了鬧鐘后，系統在后臺計時，到了指定時間就會發送ALRM信號；sleep()函數會使進程進入睡眠態，進程暫停執行，直到時間結束。
