【Linux】你一定要知道的31种进程间信号

1 总览信号

1. 在信号还没有产生的时候，对于进程来说，应该知道信号产生之后应该有怎样的对应默认行为。
   1. 信号产生的时候，进程应该知道信号对应的含义，操作系统中已经内置了信号的处理方案
   2. 进程应该可以识别信号的种类，因为操作系统中已经内置了信号的种类
   3. 信号随时随地都有可能产生，而信号的产生和进程运行是一种“异步关系”
2. 当信号产生后，进程不一定要马上去处理信号，因为可能有优先级更高的事情要做
   1. 信号已经到来，暂时没有处理，需要在“合适”的时候处理
   2. 信号已经到来，但是没有立刻处理，在这个“时间窗口”内，进程需要暂时保存信号
3. 当准备处理信号的时候，有不同的处理方式
   1. 默认行为(终止进程，暂停进程，继续运行等操作系统中内置的处理方式)
   2. 自定义行为(自己定义信号到来的进程需要做哪些操作)
   3. 忽略行为(不处理这个信号了)

查看信号的种类

在Linux使用kill -l查看所有的信号

一共有62种信号，其中1_{31是一组信号，称之为“普通信号”，34}64是一组信号，称之为“实时信号”，没有32,33两种信号。

更详细的信号内容可以使用man 7 signal查看

信号是如何记录的？如何发送的？

信号记录在进程的task_struct进程控制块中。并且使用位图来进程“是否”接收信号。其中位图中比特位的位置表示信号编号，比特位的内容表示是否收到信号。

进程收到信号其实就是进程控制块内的信号位图被修改了。而操作系统是进程的管理者，所以虽然信号发送的方式有很多种（kill命令或者使用按键），但是信号位图只会被操作系统修改的。因此信号发送的本质就是操作系统直接去修改目标进程task_struct中的信号位图。

补充：
有两个可以杀死进程的方式

• 使用kill -9 进程号的方式（发9号信号）
• 使用killall 进程名称的方式

2 产生信号的方式

2.1 键盘组合键

ctrl + c组合：发送2号信号，SIGINT
ctrl + \组合：发送3号信号，SIGQUIT
ctrl + z组合：发送20号信号，SIGTSTP

注意：

1. shell中可以同时运行一个前台进程和多个后台进程，但是键盘组合键只能发送给前台进程。
2. 运行一个进程时后加一个&可以将进程放在后台运行。

相关命令：
进程 &：将进程后台后台运行
jobs：查看后台任务
fg：将后台任务放到前台

2.2 程序异常导致硬件问题

核心转储

当代码正常运行完毕，可以通过查看进程对应的退出码判断运行中的情况。
但代码运行中出错而异常退出时，通常都是通过调试来定位错误位置。在Linux中还有另一种方式：核心转储。即将进程在内存中的核心数据转而存储在磁盘上，形成core.pid文件。

在使用gdb调试的时候，就可以使用core-file core.pid命令直接定位跳转到出错的位置。这种调试方式是“事后调试”。

如何打开核心转储？

如果使用的是虚拟机，默认核心转储功能是自动打开的。但是如果使用的线上服务器，默认该功能是关闭的。

可以使用**ulimit -a命令查看系统资源**。

然后使用ulimit -c xxx设置core file size大小，就相当于打开核心转储功能了。

为什么进程会崩溃，程序会异常？

本质是因为收到了信号。当发生除零，野指针，越界访问的时候，都是因为收到了信号。进而进程执行默认行为。

为什么出现错误会收到信号？

当出现错误的时候，一定会在硬件上有所表现，而操作系统是软硬件的管理者，所以操作系统会识别到硬件错误，最终导致操作系统会向进程发送信号。

如：

1. 当发生除零错误的时候，cpu中的状态寄存器中的状态会变化，操作系统识别到后将错误包装成信号的形式发送给对应的进程，找到进程pcb修改信号位图的第8号比特位，就相当于给进程发送8号信号了，然后进程就会执行8号信号对应的默认行为。
2. 当发生野指针或者越界的时候，会先通过MMU（一种硬件单元）和页表配合使得虚拟地址和物理内存相互映射，但是发生错误时，MMU映射出错就会改变其状态信息，此时会被操作系统识别到，然后操作系统就会修改发生错误的进程中的pcb中的信号位图的第11位，相当于给进程发送了11号信号。

补充：其实语言级别中的try catch机制底层其实是类似的，也就是当发生错误的时候，操作系统发送给进程的信号被捕捉了，因此进程就没有执行信号的默认行为。

2.3 系统调用函数

kill

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int sig);

• 作用
  • 给pid号进程发送sig号信号

使用kill()函数，模拟实现kill命令

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>

void Usage(const char*proc)
{
   
	printf("Usage: %s pid signo\n");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
   
	if (argc != 3)
	{
   
		Usage(argv[0]);
		return 1;
	}
	pid_t pid = atoi(argv[1]);
	int signo = aoti(argv[2]);
	kill(pid, signo);
	return 0;
}

raise

#include <signal.h>

int raise(int sig);

• 作用
  • 进程给自己发送sig号信号

示例：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
   
	// 一秒钟后会接收到2号信号
	while (true)
	{
   
		printf("hello process\n");
		sleep(1);
		raise(2);
	}
	return 0;
}

abort

#include <stdlib.h>

void abort();

• 作用
  • 进程给自己发送6号信号SIGABRT，也就是强制终止进程，就算信号被捕捉了也会终止当前进程

abort()函数和exit()函数类似都会使得进程终止。但是abort是通过发送信号的方式终止终止进程，并且一定会调用成功。但是exit()可能会调用失败。

2.4 软件条件

软件条件产生信号就是不满足某种条件而发送的信号。

1. SIGPIPE

在使用匿名管道通信的时候，如果文件的读端关闭的话，此时写端再写入也没有意义了，所以此时操作系统就会发送SIGPIPE信号给写端进程，终止该进程。