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IPC#001#信号机制
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信号是一种软件中断。常驻程序尤其需要注意处理这些信号，如果没有处理，同时也没有了解信号的默认动作，进程可能会莫名其妙的退出或者core。信号早已有之，但在老的操作系统中，可能会出现信号丢失。4.3BSD和SVR3之后增加了可靠信号机制，我们可以放心使用信号机制。本文根据阅读Nginx代码，参考其信号处理机制，总结了信号使用方法和注意事项。

信号列表

我们使用如下命令查看系统信号列表：

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$ kill -l

命令执行结果如下图所示：

下表列出了各信号在Linux环境中的含义，以及默认动作：

值 名字 说明 ISO C SUS 默认动作
1 SIGHUP 连接断开 ✔ 终止
2 SIGINT 终端中断符 ✔ ✔ 终止
3 SIGQUIT 终端退出符 ✔ 终止+core
4 SIGILL 非法硬件指令 ✔ ✔ 终止+core
5 SIGTRAP 硬件故障 XSI 终止+core
6 SIGABRT 异常终止(abort) ✔ ✔ 终止+core
7 SIGBUS 硬件故障 ✔ 终止+core
8 SIGFPE 算术异常 ✔ ✔ 终止+core
9 SIGKILL 终止 ✔ 终止
10 SIGUSR1 用户自定义的信号 ✔ 终止
11 SIGSEGV 无效内存引用 ✔ ✔ 终止+core
12 SIGUSR2 用户自定义的信号 ✔ 终止
13 SIGPIPE 写至无读进程的管道 ✔ 终止
14 SIGALRM 超时(abort) ✔ 终止
15 SIGTERM 终止 ✔ ✔ 终止+core
16 SIGSTKFLT 协处理器故障 终止
17 SIGCHLD 子进程状态改变 ✔ 忽略
18 SIGCONT 使暂停进程继续 ✔ 继续/忽略
19 SIGSTOP 停止 ✔ 暂停进程
20 SIGTSTP 终端停止符 ✔ 暂停进程
21 SIGTTIN 后台读控制tty ✔ 暂停进程
22 SIGTTOU 后台写至控制tty ✔ 暂停进程
23 SIGURG 紧急情况(套接字，带外数据) ✔ 忽略
24 SIGXCPU 超过CPU限制(setrlimit) XSI 终止+core/忽略
25 SIGXFSZ 超过CPU限制(setrlimit) XSI 终止+core/忽略
26 SIGVTALRM 虚拟时间闹钟(setitimer) XSI 终止
27 SIGPROF 梗概事件超时(setitimer) XSI 终止
28 SIGWINCH 终端窗口大小改变 忽略
29 SIGIO 异步I/O 终止/忽略
30 SIGPWR 电源失效/重启动 终止/忽略
31 SIGSYS 无效系统调用 XSI 终止+core

注释

  • POSIX.1包含了ISO C标准函数库，同时结构分类两部分：必须部分和可选部分（X/Open系统接口    X/Open System Interface,XSI）。
  • SUS 即 单一UNIX规范（Single UNIX Specification，缩写为SUS），它是UNIX系统的统一规格书。SUS是POSIX的扩展，扩充了POSIX标准，定义了标准UNIX操作系统。只有遵循XSI的实现才能称为UNIX系统。
  • SUS、POSIX、ISO C的关系,可以总结为 SUS > POSIX > ISO C。

信号编程

下表列出C头文件 /usr/include/x86_64-linux-gnu/asm/signal.h 中关于信号的定义:

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#define SIGHUP		 1
#define SIGINT		 2
#define SIGQUIT		 3
#define SIGILL		 4
#define SIGTRAP		 5
#define SIGABRT		 6
#define SIGIOT		 6
#define SIGBUS		 7
#define SIGFPE		 8
#define SIGKILL		 9
#define SIGUSR1		10
#define SIGSEGV		11
#define SIGUSR2		12
#define SIGPIPE		13
#define SIGALRM		14
#define SIGTERM		15
#define SIGSTKFLT	16
#define SIGCHLD		17
#define SIGCONT		18
#define SIGSTOP		19
#define SIGTSTP		20
#define SIGTTIN		21
#define SIGTTOU		22
#define SIGURG		23
#define SIGXCPU		24
#define SIGXFSZ		25
#define SIGVTALRM	26
#define SIGPROF		27
#define SIGWINCH	28
#define SIGIO		29
#define SIGPOLL		SIGIO
#define SIGPWR		30
#define SIGSYS		31

信号函数 signal

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#include <signal.h>

typedef void (*sighandler_t)(int);

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

在实际开发环境中，通常使用上述简单信号函数，来注册信号的对应处理函数。我们使用如下的测试代码文件，来演示该函数的使用方法：

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

void sig_handle(int sig)
{
    switch (sig)
    {
        case SIGUSR1 : printf("sig_handle::get SIGUSR1:%d\n", sig); break;
        case SIGUSR2 : printf("sig_handle::get SIGUSR2:%d\n", sig); break;
        default      : printf("sig_handle::get signal :%d\n", sig); break;
    }
}

int main(int argc, char ** argv)
{
    printf("sgtest::getpid()::%d\n", (int)getpid());

    if (signal(SIGUSR1, sig_handle) == SIG_ERR) 
    { 
        perror("signal SIGUSR1 register error"); 
        return 1; 
    }

    if (signal(SIGUSR2, sig_handle) == SIG_ERR) 
    { 
        perror("signal SIGUSR2 register error"); 
        return 1; 
    }

    while(1)
    {
        // 我们将sleep放置到while循环中，
        // 是因为当信号来临时，sleep被信号中断，然后sleep会马上返回
        // 如果sleep不在while循环中，那么该程序执行完信号响应函数之后，会马上执行到底，从而整体退出
        int ileft = sleep(10); // ileft表示被中断后，sleep执行中的剩余时间
                               // man 3 sleep : Zero if the requested time has elapsed, 
                               // or the number of seconds left to sleep, if the call was interrupted by a signal handler.
		
        printf("ileft:%d\n", ileft);
    }

    return 0;
}

使用命令编译该测试代码：

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$ cc -o sigtest sigtest.c

我们先启动一个终端，开始运行sigtest程序，然后在另外一个终端，向sigtest进程发送信号，执行过程如下图所示：

参考资料