LINUX 信号

信号是什么

信号是一种用于在软件层面通知进程发生了某个事件的机制。这些事件可以是来自其他进程的通知、异常情况、用户的交互等。当系统检测到某个事件时，会向相应的进程发送一个信号。进程可以事先定义信号的处理方式，比如忽略、捕获、或执行默认操作。
因此综合起来，将信号称为软中断是因为它类似于硬中断的概念，但它是在软件层面实现的。信号提供了一种轻量级的通信和事件处理机制，允许进程在运行时响应各种事件，而不需要像硬中断那样涉及到硬件层面的处理。

相关函数

kill

int kill(pid_t pid,int sig);

作用：向指定进程发送信号

raise

int raise(int sig);

作用：向自身进程发送信号

signal

typedef void (*sighandler_t)(int);//中断函数类型
sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler);

作用：
为指定信号指定一个处理函数

sigaction

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

作用：
为指定信号注册中断函数，通过struct sigaction 结构体赋值，通过保存oldact保存旧的中断服务函数。
该函数的第一个参数为信号的值，可以为除SIGKILL及SIGSTOP外的任何一个特定有效的信号（为这两个信号定义自己的处理函数，将导致信号安装错误）。第二个参数是指向结构sigaction的一个实例的指针，在结构sigaction的实例中，指定了对特定信号的处理，可以为空，进程会以缺省方式对信号处理；第三个参数oldact指向的对象用来保存原来对相应信号的处理，可指定oldact为NULL。如果把第二、第三个参数都设为NULL，那么该函数可用于检查信号的有效性。

sigaction和signal

ignal比sigaction简单，但signal注册的信号在sa_handler被调用之前把会把信号的sa_handler指针恢复，而sigaction注册的信号在处理信号时不会恢复sa_handler指针。所以用signal函数注册的信号处理函数只会被调用一次，之后收到这个信号将按默认方式处理，如果想一直处理这个信号的话就得在信号处理函数中再次用signal注册一次。sigaction注册的函数多次调用不会恢复初始值。这两个函数可以为除SIGKILL和SIGSTOP外的任何一个特定有效的信号。

sigqueue

int sigqueue(pid_t pid, int signo, const union sigval value);

函数作用：新的发送信号系统调用，主要是针对实时信号提出的支持信号带有参数，与函数sigaction配合使用。

第一个参数： 指定接收信号的进程id
第二个参数：确定即将发送的信号
第三个参数：是一个联合结构体union sigval，指定了信号传递的参数，即通常所说的4字节值

alarm

unsigned int alarm(unsigned int section);

作用：
定时，指定时间之后向进程发送SIGALRM信号
指定时间为0，取消前一个定时。
只能使用一次，下一次使用需要再次设置

ualarm

设置定时器，相比于alarm，ualarm可以循环使用。

pause

int pause(void);

挂起进程，直到接收到一个信号好，并处理完信号后才返回。

strsignal 和 psignal

将信号量转化为字符描述。

信号集

阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字（Signal Mask），这里的“屏蔽”应该理解为阻塞而不是忽略。内核为每个进程都维护了一个信号掩码（信号集）
信号在内核中的表示：递达（Delivery）、未决（Pending）、阻塞（Block）
递达（Delivery）：执行信号的动作
未决（Pending）：被阻塞的信号处在的状态，信号从产生到递达之间的状态
阻塞（Block）：可以理解为屏蔽信号，一个信号可以若被阻塞，它将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作。
注意，阻塞和忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。信号在内核中的表示可以看作是这样的：

图中：
block集（阻塞集、屏蔽集）：一个进程所要屏蔽的信号，在对应要屏蔽的信号位置1
pending集（未决信号集）：如果某个信号在进程的阻塞集之中，则也在未决集中对应位置1，表示该信号不能被递达，不会被处理
handler（信号处理函数集）：表示每个信号所对应的信号处理函数，当信号不在未决集中时，将被调用
每个信号都有两个标志位分别表示阻塞和未决，还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时，内核在进程控制块中设置该信号的未决标志，直到信号递达才清除该标志。在上图的例子中，
SIGHUP信号未阻塞也未产生过，当它递达时执行默认处理动作。
SIGINT信号产生过，但正在被阻塞，所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略，但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号，因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
SIGQUIT信号未产生过，一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞，它的处理动作是用户自定义函数sighandler。

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/z5z5z5z56/article/details/107597308

#include <signal.h> 

 int sigemptyset(sigset_t *set);/* Clear all signals from SET.  清空信号集*/
  int sigfillset(sigset_t *set);// 把所有信号的对应bit置位=把64种信号都放入信号集（没有32 33）   /* Set all signals in SET. */ 
  int sigaddset(sigset_t *set, int signo);// 增加某个指定信号 
  int sigdelset(sigset_t *set, int signo);//删除某个指定信号 
  int sigismember(const sigset_t *set, int signo);// 查看信号是否在集合里面 /* Return 1 if SIGNO is in SET, 0 if not. */

注意，在使用sigset_t类型的变量之前，一定要调用sigemptyset或sigfillset做初始化，使信号集处于确定的状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调用sigaddset和sigdelset在该信号集中添加或删除某种有效信号。上面四个函数都是成功返回0，出错返回-1。sigismember是一个布尔函数，用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号，若包含则返回1，不包含则返回0，出错返回-1。

sigprocmask

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

如果oldset是非空指针，则读取进程的当前信号屏蔽字通过oldset参数传出。如果set是非空指针，则更改进程的信号屏蔽字，参数how指示如何更改。如果oldset和set都是非空指针，则先将原来的信号屏蔽字备份到oldset里，然后根据set和how参数更改信号屏蔽字。假设当前的信号屏蔽字为mask，下表说明了how参数的可选值。

sigpending

int sigpending(sigset_t *set);

查看所有未决信号集的值==>那些信号被阻塞。

sigsuspend

int sigsuspend(const sigset_t * mask);

作用：使用mask值替换信号掩码，并挂起进程（原子操作）；

实时信号的处理

信号编号小于等于31的是非实时信号，这种信号不可靠，当多个同类信号到达时可能会发生信号的覆盖。
信号编号大于等于34的是实时信号，这种信号可靠，当多个同类信号到达时不会发生信号的覆盖，使用队列存储。
在处理传统信号时，操作系统默认情况下只保留一个挂起的信号。如果在处理信号时，相同类型的信号再次到达进程，且之前的信号尚未处理完毕，则后续到达的信号会被丢弃。
实时信号使用了队列的机制，即使在处理实时信号时，多个相同类型的信号会被排队等待处理。
实时信号有一个优先级的概念，具有更高优先级的实时信号会在低优先级实时信号之前得到处理。

sigaction和sigqueue处理实时函数

sigqueue在发送信号时可以通过一个联合体携带一些数据，这个数据可以被sigaction指定的中断函数的第二个参数接收，但使用的前提是sigaction绑定时要通过结构体参数struct sigaction指定SA_SIGINFO。

sa_handler的原型是一个参数为int，返回类型为void的函数指针。参数即为信号值，所以信号不能传递除信号值之外的任何信息;
sa_sigaction的原型是一个带三个参数，类型分别为int，struct siginfo *，void *,返回类型为void的函数指针。第一个参数为信号值;第二个参数是一个指向struct siginfo结构的指针，此结构中包含信号携带的数据值;第三个参数没有使用。
sa_mask指定在信号处理程序执行过程中，哪些信号应当被阻塞。默认当前信号本身被阻塞。
sa_flags包含了许多标志位，比较重要的一个是SA_SIGINFO，当设定了该标志位时，表示信号附带的参数可以传递到信号处理函数中。即使sa_sigaction指定信号处理函数，如果不设置SA_SIGINFO，信号处理函数同样不能得到信号传递过来的数据，在信号处理函数中对这些信息的访问都将导致段错误。
sa_restorer已过时，POSIX不支持它，不应再使用。
因此，当你的信号需要接收附加信息的时候，你必须给sa_sigaction赋信号处理函数指针，同时还要给sa_flags赋SA_SIGINFO,类似下面的代码：

     #include <signal.h>
     ……
     void sig_handler_with_arg(int sig,siginfo_t *sig_info,void *unused){……}
    
     int main(int argc,char **argv)
     {
              struct sigaction sig_act;
              ……
              sigemptyset(&sig_act.sa_mask);
              sig_act.sa_sigaction=sig_handler_with_arg;
              sig_act.sa_flags=SA_SIGINFO;
  
               ……
     }

如果你的应用程序只需要接收信号，而不需要接收额外信息，那你需要的设置的是sa_handler,而不是sa_sigaction,你的程序可能类似下面的代码：

     #include <signal.h>
     ……
     void sig_handler(int sig){……}
    
     int main(int argc,char **argv)
     {
              struct sigaction sig_act;
              ……
              sigemptyset(&sig_act.sa_mask);
              sig_act.sa_handler=sig_handler;
              sig_act.sa_flags=0; 
               ……
      }

为什么没有信号32和33

posix标准未定义这两个信号

kill 和 sigqueue

1、kill 和 sigqueue 指定的sig为0可以判断pid指向的进程是否存在。
2、kill发送信号，但是不能带参数
3、aigqueue发送信号可以通过联合体带参数到中断处理函数。

pause sigsuspend sleep的区别

1）pause()会令目前的进程暂停（进入睡眠状态），直至信号（signal）出现，处理完中断后返回。并且返回值是导致它返回的那个信号的编号。
2）sigsuspend函数和pause函数一样，可以是进程挂起（进入睡眠状态），直至有信号发生。但是sigsuspend函数的参数是一个信号集，这个信号集是用来屏蔽信号的，信号集中存放了要屏蔽的信号。被屏蔽的信号无法唤醒进程。如果该信号集为空的话，sigsuspend就不屏蔽任何信号，任何信号都可以使进程从挂起状态唤醒，这就与pause函数一样了。
3）sleep让进程暂停指定时间，指定时间后自动唤醒进程。时间以秒为单位。不需要外部信号。在POSIX系统上，sleep() 函数返回0。但是，如果调用被信号中断，它可能返回剩余需要睡眠的时间（尽管这种行为依赖于具体的实现）。