UNIX信号(signal)编程 - UNIX高级环境编程第10章读书笔记

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10 Signals

1 Introduction & Concepts

Signals是一种软件中断，通知程序某种事件的发生。常见的Signal有SIGABRT（当进程调用abort函数的时候自动发送）, SIGALRM（当timer被触发的时候自动发送），等等。

下面的情况可以产生Signal：

1. 按下CTRL+C产生SIGINT

2. 硬件中断，如除0，非法内存访问（SIGSEV）等等

3. Kill函数可以对进程发送Signal

4. Kill命令。实际上是对Kill函数的一个包装

5. 软件中断。如当Alarm Clock超时（SIGURG），当Reader中止之后又向管道写数据（SIGPIPE），等等

当Signal发生的时候，可以有三种选择（称之为Disposition of the signal或者Action associated with a signal）

1. 忽略Signal。大部分Signal都可以Ignore，除了SIGKILL和SIGSTOP，这是为了提供一个确定的方法来Stop或者Kill一个Process。此外，如果我们忽略部分硬件异常产生的Signal，进程的行为未定义。

2. 捕捉Signal。可以让内核来调用我们所指定的函数。SIGKILL和SIGSTOP无法捕捉。

3. 执行缺省行为。如果不做任何处理，则执行缺省动作。大部分Signal的缺省行为都是中止进程。

部分Signal的缺省行为不仅中止进程，同时还会产生core dump，也就是生成一个名为core的文件，其中保存了退出时进程内存的镜像，可以用来调试。在下面情况，不会生成core文件：

1. 当前进程不属于当前user

2. 当前进程不属于当前group

3. 用户在当前目录下无写权限

4. Core文件已存在，用户无写权限

5. 文件过大，超过RLIMIT_CORE

2 Signals

Signal	Description
SIGABRT	由调用abort函数产生，进程非正常退出
SIGALRM	用alarm函数设置的timer超时或setitimer函数设置的interval timer超时
SIGBUS	某种特定的硬件异常，通常由内存访问引起
SIGCANCEL	由Solaris Thread Library内部使用，通常不会使用
SIGCHLD	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
SIGCONT	当被stop的进程恢复运行的时候，自动发送
SIGEMT	和实现相关的硬件异常
SIGFPE	数学相关的异常，如被0除，浮点溢出，等等
SIGFREEZE	Solaris专用，Hiberate或者Suspended时候发送
SIGHUP	发送给具有Terminal的Controlling Process，当terminal被disconnect时候发送
SIGILL	非法指令异常
SIGINFO	BSD signal。由Status Key产生，通常是CTRL+T。发送给所有Foreground Group的进程
SIGINT	由Interrupt Key产生，通常是CTRL+C或者DELETE。发送给所有ForeGround Group的进程
SIGIO	异步IO事件
SIGIOT	实现相关的硬件异常，一般对应SIGABRT
SIGKILL	无法处理和忽略。中止某个进程
SIGLWP	由Solaris Thread Libray内部使用
SIGPIPE	在reader中止之后写Pipe的时候发送
SIGPOLL	当某个事件发送给Pollable Device的时候发送
SIGPROF	Setitimer指定的Profiling Interval Timer所产生
SIGPWR	和系统相关。和UPS相关。
SIGQUIT	输入Quit Key的时候（CTRL+\）发送给所有Foreground Group的进程
SIGSEGV	非法内存访问
SIGSTKFLT	Linux专用，数学协处理器的栈异常
SIGSTOP	中止进程。无法处理和忽略。
SIGSYS	非法系统调用
SIGTERM	请求中止进程，kill命令缺省发送
SIGTHAW	Solaris专用，从Suspend恢复时候发送
SIGTRAP	实现相关的硬件异常。一般是调试异常
SIGTSTP	Suspend Key，一般是Ctrl+Z。发送给所有Foreground Group的进程
SIGTTIN	当Background Group的进程尝试读取Terminal的时候发送
SIGTTOU	当Background Group的进程尝试写Terminal的时候发送
SIGURG	当out-of-band data接收的时候可能发送
SIGUSR1	用户自定义signal 1
SIGUSR2	用户自定义signal 2
SIGVTALRM	setitimer函数设置的Virtual Interval Timer超时的时候
SIGWAITING	Solaris Thread Library内部实现专用
SIGWINCH	当Terminal的窗口大小改变的时候，发送给Foreground Group的所有进程
SIGXCPU	当CPU时间限制超时的时候
SIGXFSZ	进程超过文件大小限制
SIGXRES	Solaris专用，进程超过资源限制的时候发送

3 Signal Function

#include <signal.h> Void (*signal(int signo, void (*func)(int)))(int); 返回之前的signal处理函数，错误返回SIG_ERR

1. Signo：signal的名称

2. Func：函数地址，或者是SIG_IGN（忽略Signal）或SIG_DFL（缺省行为）。原型为：void (*)(int)。不过很多UNIX的实现也会传入一些和实现相关的参数

如果用exec创建子进程，那么子进程的所有Signal状态是缺省或者忽略：

1. 如果父进程忽略了某个Signal，那么父进程用exec创建子进程时子进程的这个Signal的状态也是忽略

2. 如果在父进程的某个Signal注册了Signal处理函数的话，那么这个子进程的该Signal的状态会恢复成缺省状态，因为注册的函数地址肯定在另外一个进程中无法调用。

如果用fork创建子进程，那么子进程会继承所有父进程的Signal状态。

4 Unreliable Signals

早期的UNIX系统的Signal是不稳定的：

1. Signal可能会Lost

2. 在signal处理函数中，需要重复注册signal，否则下次收不到signal

3. 不支持pending signal

5 Interrupted System Calls

1. 早期UNIX中，一个进程在调用系统调用被阻赛的时候， 有可能被一个Signal中断。此时系统调用返回错误并且errno被设置为EINTR。

2. 系统调用也被分为两类：slow和一般。slow系统调用是那些可能永远block的系统调用（disk IO是例外，一般情况下只会暂时Block，但也归入Slow一类）

3. 为了处理这个问题，在早期UNIX系统中对于这些系统调用需要作额外的检查和判断，如果错误并且errno=EINTR，需要重新调用

4. Free BSD 4.2对于部分系统调用ioctl, read, readv, write, writev, wait实现了自动重新恢复功能，也就是当函数被中断的时候会自动恢复到原来的执行情况

5. Free BSD 5.2.1, Linux 2.4.22, Mac OS X 10.3支持此功能，但POSIX.1不作强制要求

6 Reentrant Functions

在Signal处理函数中，有可能在执行某个函数的时候，signal产生并调用了signal处理函数，然后再signal处理函数中再次调用了此函数，如果此函数调用了malloc/free，或者使用了static变量等技巧，会造成此函数不可再次被调用，此函数就是不可重入，反之就是可以重入的。UNIX标准定义了一个表，表中的函数都是可重入的。

7 Reliable Signal Terminology and Semantics

1. 在一个Signal被Generate之后，而被Deliver之前，该Signal称为正处于pending状态

2. 进程可以Block某个Signal。如果某个被Block的signal产生的话，该signal一直会处于pending状态，直到进程

a. Unblock这个Signal

b. 改变Signal的状态为Ignore

3. 如果一个被Block的Signal产生多次，POSIX.1允许deliver该signal一次或者多次

4. 每个进程有一个signal mask，表示那些signal被Block，那些被允许

5. sigset_t用来表示多种signal的集合

8 kill and raise Functions

Kill函数对某个进程发送signal，而raise对本进程发送signal：