Linux信号处理机制

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信号是一种异步处理的软中断，内核会发送给进程某些异步事件，这些异步事件可能来自硬件，比如除0或者访问了非法地址；也可能来自其他进程或用户输入，比如ctrl+c。

信号是一种进程间通信机制，信号都有一个对应的默认处理行为，信号触发时，信号处理函数和进程正常的执行流程同时存在，这会给编程带来隐患，如果信号处理函数中调用了不可重入函数的话。信号同其他进程间通信技术（管道、共享内存）相比，传递的信息还是有限的，由于信息较少所以也方便管理，一般在系统管理中使用，比如终止或者恢复进程等。 ·

信号的默认处理操作有：

• 显式地忽略信号：即内核将会丢弃该信号，信号不会对目标进程产生任何影响。
• 终止进程：很多信号的默认处理是终止进程，即将进程杀死。
• 生成核心转储文件并终止进程：进程被杀死，并且产生核心转储文件。核心转储文件记录了进程死亡现场的信息。用户可以使用核心转储文件来调试，分析进程死亡的原因。
• 停止进程：停止进程不同于终止进程，终止进程是进程已经死亡，但是停止进程仅仅是使进程暂停，将进程的状态设置成TASK_STOPPED，一旦收到恢复执行的信号，进程还可以继续执行。
• 恢复进程的执行：和停止进程相对应，某些信号可以使进程恢复执行。

如果想要自定义信号处理逻辑，可以使用signal/sigaction函数接口来设置信号处理函数。

Linux信号可以分为两类：可靠信号和不可靠信号，信号值在[1，31] 之间的所有信号，都被称为不可靠信号；在[SIGRTMIN，SIGRTMAX] 之间的信号，被称为可靠信号。这二者之间是如何实现的呢？

对于不可靠信号，内核用位图来记录该信号是否处于挂起状态。如果收到某不可靠信号，内核发现已经存在该信号处于未决状态，就会简单地丢弃该信号。因此发送不可靠信号，信号可能会丢失，即内核递送给目标进程的次数，可能小于信号发送的次数。对于可靠信号，内核内部有队列来维护，如果收到可靠信号，内核会将信号挂到相应的队列中，因此不会丢失。严格说来，内核也设有上限，挂起信号的个数也不能无限制地增大，因此只能说，在一定范围之内，可靠信号不会被丢弃。

信号未决状态是指 从生成信号到信息处理逻辑执行的这段时间。

常见的Linux信号如下（可以通过命令kill -l查看）：

SIGHUP 1 终端挂起或控制进程终止。当用户退出Shell时，由该进程启动的所有进程都会收到这个信号，默认动作为终止进程。
SIGINT 2 键盘中断。当用户按下组合键时，用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出此信号。默认动作为终止进程。
SIGQUIT 3 键盘退出键被按下。当用户按下或组合键时，用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出此信号。默认动作为退出程序。
SIGFPE 8 发生致命的运算错误时发出。不仅包括浮点运算错误，还包括溢出及除数为0等所有的算法错误。默认动作为终止进程并产生core文件。
SIGKILL 9 无条件终止进程。进程接收到该信号会立即终止，不进行清理和暂存工作。该信号不能被忽略、处理和阻塞，它向系统管理员提供了可以杀死任何进程的方法。
SIGALRM 14 定时器超时，默认动作为终止进程。
SIGTERM 15 程序结束信号，可以由 kill 命令产生。与SIGKILL不同的是，SIGTERM 信号可以被阻塞和终止，以便程序在退出前可以保存工作或清理临时文件等。

信号的执行时机

每个进程有一个对应的”信号表“的东东，当内核传递给进程信号时，会在该进程对应的信号表中写入信号，当进程由内核态切换到用户态时，会查信号表，如果有信号，则会执行信号处理逻辑。从信号生成到执行信号处理逻辑这段时间，信号是未决的。

在信号处理函数期间，有可能还会收到其他信号，当然也有可能再次收到正在处理的信号。如果在处理A信号期间再次收到A信号，会发生什么呢？

对于传统的System V信号机制，在信号处理期间，不会屏蔽对应的信号，而这就会引起信号处理函数的重入。这算是传统的System V信号机制的另一个弊端了。BSD信号处理机制修正了这个缺陷。当然了，BSD信号处理机制只是屏蔽了当前信号，并没有屏蔽当前信号以外的其他信号。

信号与线程

目前进程大都是多线程的，如果向某个多线程的进程发信号，到底由哪个线程来处理呢？

注意信号处理是属于进程维度的，我们都知道每个线程可以有自己的信号掩码，在POSIX标准下，发给进程的信号会在进程下某个未阻塞该信号的线程中随机选择。如果信号默认行为是终止操作，那么所有线程都会game over的，而不仅仅是接收到信号的那个线程。

注意这里讨论的信号和Java中的信号量不是一回事，Java中的 Semaphore 信号量是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，保证合理的使用公共资源。Semaphore可用作流量控制，特别是公共资源有限的应用场景，比如数据库连接。