linux 之信号signal处理机制

最近同事的程序设计过程中用到了Linux的signal机制,从而引发了我对Linux中signal机制的思考。Signal机制在Linux中是一个非常常用的进程间通信机制,很多人在使用的时候不会考虑该机制是具体如何实现的。signal机制可以被理解成进程的软中断,因此,在实时性方面还是相对比较高的。Linux中signal机制的模型可以采用下图进行描述。

个进程都会采用一个进程控制块对其进行描述,进程控制块中设计了一个signal的位图信息,其中的每位与具体的signal相对应,这与中断机制是保持一致的。当系统中一个进程A通过signal系统调用向进程B发送signal时,设置进程B的对应signal位图,类似于触发了signal对应中断。发送signal只是“中断”触发的一个过程,具体执行会在两个阶段发生:

1、  system call返回。进程B由于调用了system call后,从内核返回用户态时需要检查他拥有的signal位图信息表,此时是一个执行点。

2、  中断返回。进程被系统中断打断之后,系统将CPU交给进程时,需要检查即将执行进程所拥有的signal位图信息表,此时也是一个执行点。

 

综上所述,signal的执行点可以理解成从内核态返回用户态时,在返回时,如果发现待执行进程存在被触发的signal,那么在离开内核态之后(也就是将CPU切换到用户模式),执行用户进程为该signal绑定的signal处理函数,从这一点上看,signal处理函数是在用户进程上下文中执行的。当执行完signal处理函数之后,再返回到用户进程被中断或者system call(软中断或者指令陷阱)打断的地方。

 

Signal机制实现的比较灵活,用户进程由于中断或者system call陷入内核之后,将断点信息都保存到了堆栈中,在内核返回用户态时,如果存在被触发的signal,那么直接将待执行的signal处理函数push到堆栈中,在CPU切换到用户模式之后,直接pop堆栈就可以执行signal处理函数并且返回到用户进程了。Signal处理函数应用了进程上下文,并且应用实际的中断模拟了进程的软中断过程。

 

最近写程序,各种bug各种错,有一回程序莫名退出,没报错,也没产生日志和core文件,貌似正常退出一样。

但又不是在程序全部走完后退出,中途莫名退出,这就叫我想到了signal,应该是某些函数错误后发送kill信号给主进程,然后退出。

现在总结下signal各种类型:

Signal
Description
SIGABRT
由调用abort函数产生,进程非正常退出
SIGALRM
用alarm函数设置的timer超时或setitimer函数设置的interval timer超时
SIGBUS
某种特定的硬件异常,通常由内存访问引起
SIGCANCEL
由Solaris Thread Library内部使用,通常不会使用
SIGCHLD
进程Terminate或Stop的时候,SIGCHLD会发送给它的父进程。缺省情况下该Signal会被忽略
SIGCONT
当被stop的进程恢复运行的时候,自动发送
SIGEMT
和实现相关的硬件异常
SIGFPE
数学相关的异常,如被0除,浮点溢出,等等
SIGFREEZE
Solaris专用,Hiberate或者Suspended时候发送
SIGHUP
发送给具有Terminal的Controlling Process,当terminal被disconnect时候发送
SIGILL
非法指令异常
SIGINFO
BSD signal。由Status Key产生,通常是CTRL+T。发送给所有Foreground Group的进程
SIGINT
由Interrupt Key产生,通常是CTRL+C或者DELETE。发送给所有ForeGround Group的进程
SIGIO
异步IO事件
SIGIOT
实现相关的硬件异常,一般对应SIGABRT
SIGKILL
无法处理和忽略。中止某个进程
SIGLWP
由Solaris Thread Libray内部使用
SIGPIPE
在reader中止之后写Pipe的时候发送
SIGPOLL
当某个事件发送给Pollable Device的时候发送
SIGPROF
Setitimer指定的Profiling Interval Timer所产生
SIGPWR
和系统相关。和UPS相关。
SIGQUIT
输入Quit Key的时候(CTRL+\)发送给所有Foreground Group的进程
SIGSEGV
非法内存访问
SIGSTKFLT
Linux专用,数学协处理器的栈异常
SIGSTOP
中止进程。无法处理和忽略。
SIGSYS
非法系统调用
SIGTERM
请求中止进程,kill命令缺省发送
SIGTHAW
Solaris专用,从Suspend恢复时候发送
SIGTRAP
实现相关的硬件异常。一般是调试异常
SIGTSTP
Suspend Key,一般是Ctrl+Z。发送给所有Foreground Group的进程
SIGTTIN
当Background Group的进程尝试读取Terminal的时候发送
SIGTTOU
当Background Group的进程尝试写Terminal的时候发送
SIGURG
当out-of-band data接收的时候可能发送
SIGUSR1
用户自定义signal 1
SIGUSR2
用户自定义signal 2
SIGVTALRM
setitimer函数设置的Virtual Interval Timer超时的时候
SIGWAITING
Solaris Thread Library内部实现专用
SIGWINCH
当Terminal的窗口大小改变的时候,发送给Foreground Group的所有进程
SIGXCPU
当CPU时间限制超时的时候
SIGXFSZ
进程超过文件大小限制
SIGXRES
Solaris专用,进程超过资源限制的时候发送

signal对应的值:

POSIX.1中列出的信号:

SIGHUP 1 A 终端挂起或者控制进程终止
SIGINT 2 A 键盘中断(如break键被按下)
SIGQUIT 3 C 键盘的退出键被按下
SIGILL 4 C 非法指令
SIGABRT 6 C 由abort(3)发出的退出指令
SIGFPE 8 C 浮点异常
SIGKILL 9 AEF Kill信号
SIGSEGV 11 C 无效的内存引用
SIGPIPE 13 A 管道破裂: 写一个没有读端口的管道
SIGALRM 14 A 由alarm(2)发出的信号
SIGTERM 15 A 终止信号
SIGUSR1 30,10,16 A 用户自定义信号1
SIGUSR2 31,12,17 A 用户自定义信号2
SIGCHLD 20,17,18 B 子进程结束信号
SIGCONT 19,18,25 进程继续(曾被停止的进程)
SIGSTOP 17,19,23 DEF 终止进程
SIGTSTP 18,20,24 D 控制终端(tty)上按下停止键
SIGTTIN 21,21,26 D 后台进程企图从控制终端读
SIGTTOU 22,22,27 D 后台进程企图从控制终端写

没在POSIX.1中列出,而在SUSv2列出

SIGBUS 10,7,10 C 总线错误(错误的内存访问)
SIGPOLL A Sys V定义的Pollable事件,与SIGIO同义
SIGPROF 27,27,29 A Profiling定时器到
SIGSYS 12,-,12 C 无效的系统调用 (SVID)
SIGTRAP 5 C 跟踪/断点捕获
SIGURG 16,23,21 B Socket出现紧急条件(4.2 BSD)
SIGVTALRM 26,26,28 A 实际时间报警时钟信号(4.2 BSD)
SIGXCPU 24,24,30 C 超出设定的CPU时间限制(4.2 BSD)
SIGXFSZ 25,25,31 C 超出设定的文件大小限制(4.2 BSD)

(对于SIGSYS,SIGXCPU,SIGXFSZ,以及某些机器体系结构下的SIGBUS,Linux缺省的动作是A (terminate),SUSv2 是C (terminate and dump core))。

下面是其它的一些信号 

信号 值 处理动作 发出信号的原因
———————————————————————-
SIGIOT 6 C IO捕获指令,与SIGABRT同义
SIGEMT 7,-,7
SIGSTKFLT -,16,- A 协处理器堆栈错误
SIGIO 23,29,22 A 某I/O操作现在可以进行了(4.2 BSD)
SIGCLD -,-,18 A 与SIGCHLD同义
SIGPWR 29,30,19 A 电源故障(System V)
SIGINFO 29,-,- A 与SIGPWR同义
SIGLOST -,-,- A 文件锁丢失
SIGWINCH 28,28,20 B 窗口大小改变(4.3 BSD, Sun)
SIGUNUSED -,31,- A 未使用的信号(will be SIGSYS)

(在这里,- 表示信号没有实现;有三个值给出的含义为,第一个值通常在Alpha和Sparc上有效,中间的值对应i386和ppc以及sh,最后一个值对应mips。信号29在Alpha上为SIGINFO / SIGPWR ,在Sparc上为SIGLOST。)

处理动作一项中的字母含义如下 
A 缺省的动作是终止进程
B 缺省的动作是忽略此信号
C 缺省的动作是终止进程并进行内核映像转储(dump core)
D 缺省的动作是停止进程
E 信号不能被捕获
F 信号不能被忽略

 

via https://blog.csdn.net/u011068702/article/details/54602566

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