Linux信号机制基础知识介绍

Linux进程基础一文中已经提到，Linux以进程为单位来执行程序。我们可以将计算机看作一个大楼，内核（kernel）是大楼的管理员，进程是大楼的房客。每个进程拥有一个独立的房间（属于进程的内存空间），而每个房间都是不允许该进程之外的人进入。这样，每个进程都只专注于自己干的事情，而不考虑其他进程，同时也不让别的进程看到自己的房间内部。这对于每个进程来说是一种保护机制。（想像一下几百个进程总是要干涉对方，那会有多么混乱，或者几百个进程相互偷窥……）
然而，在一些情况，我们需要打破封闭的房间，以便和进程交流信息。比如说，内核发现有一个进程在砸墙（硬件错误），需要让进程意识到这样继续下去会毁了整个大楼。再比如说，我们想让多个进程之间合作。这样，我们就需要一定的通信方式。信号（signal）就是一种向进程传递信息的方式。我们可以将信号想象成大楼的管理员往房间的信箱里塞小纸条。随后进程取出小纸条，会根据纸条上的内容来采取一定的行动，比如灯坏了，提醒进程使用手电。（当然，也可以完全无视这张纸条，然而在失火这样紧急的状况下，无视信号不是个好的选择）。相对于其他的进程间通信方式（interprocess communication，比如说pipe, shared memory）来说，信号所能传递的信息比较粗糙，只是一个整数。但正是由于传递的信息量少，信号也便于管理和使用。信号因此被经常地用于系统管理相关的任务，比如通知进程终结、中止或者恢复等等。

给我一个信号
信号是由内核（kernel）管理的。信号的产生方式多种多样，它可以是内核自身产生的，比如出现硬件错误（比如出现分母为0的除法运算，或者出现segmentation fault），内核需要通知某一进程；也可以是其它进程产生的，发送给内核，再由内核传递给目标进程。内核中针对每一个进程都有一个表存储相关信息（房间的信箱）。当内核需要将信号传递给某个进程时，就在该进程相对应的表中的适当位置写入信号（塞入纸条），这样，就生成（generate）了信号。当该进程执行系统调用时，在系统调用完成后退出内核时，都会顺便查看信箱里的信息。如果有信号，进程会执行对应该信号的操作（signal action, 也叫做信号处理signal disposition），此时叫做执行（deliver）信号。从信号的生成到信号的传递的时间，信号处于等待（pending）状态（纸条还没有被查看）。我们同样可以设计程序，让其生成的进程阻塞（block）某些信号，也就是让这些信号始终处于等待的状态，直到进程取消阻塞（unblock）或者无视信号。
常见信号
信号所传递的每一个整数都被赋予了特殊的意义，并有一个信号名对应该整数。常见的信号有SIGINT, SIGQUIT, SIGCONT, SIGTSTP, SIGALRM等。这些都是信号的名字。你可以通过

复制代码代码如下:
$man 7 signal

来查阅更多的信号。
上面几个信号中，
SIGINT 当键盘按下CTRL+C从shell中发出信号，信号被传递给shell中前台运行的进程，对应该信号的默认操作是中断（INTERRUPT）该进程。
SIGQUIT 当键盘按下CTRL+从shell中发出信号，信号被传递给shell中前台运行的进程，对应该信号的默认操作是退出（QUIT）该进程。
SIGTSTP 当键盘按下CTRL+Z从shell中发出信号，信号被传递给shell中前台运行的进程，对应该信号的默认操作是暂停（STOP）该进程。
SIGCONT 用于通知暂停的进程继续。
SIGALRM 起到定时器的作用，通常是程序在一定的时间之后才生成该信号。
在shell中使用信号
下面我们实际应用一下信号。我们在shell中运行ping：

复制代码代码如下:
$ping localhost

此时我们可以通过CTRL+Z来将SIGTSTP传递给该进程。shell中显示：

复制代码代码如下:
[1]+Stopped ping localhost

我们使用$ps来查询ping进程的PID （PID是ping进程的房间号）, 在我的机器中为27397
我们可以在shell中通过$kill命令来向某个进程发出信号:

复制代码代码如下:
$kill -SIGCONT27397

来传递SIGCONT信号给ping进程。
信号处理（signal disposition）
在上面的例子中，所有的信号都采取了对应信号的默认操作。但这并不绝对。当进程决定执行信号的时候，有下面几种可能：
1）无视（ignore）信号，信号被清除，进程本身不采取任何特殊的操作
2）默认（default）操作。每个信号对应有一定的默认操作。比如上面SIGCONT用于继续进程。
3）自定义操作。也叫做获取（catch）信号。执行进程中预设的对应于该信号的操作。
进程会采取哪种操作，要根据该进程的程序设计。特别是获取信号的情况，程序往往会设置一些比较长而复杂的操作（通常将这些操作放到一个函数中）。
信号常常被用于系统管理，所以它的内容相当庞杂。深入了解信号，需要一定的Linux环境编程知识。
总结
信号机制; generate, deliver, pending, blocking
signal action/dispositon; ignore, default action, catch signal
$kill