Linux信號(hào)機(jī)制詳細(xì)介紹

　　什么是Linux信號(hào)機(jī)制，Linux信號(hào)機(jī)制要講解起來(lái)沒那么簡(jiǎn)單，本文只是給大家講解下Linux信號(hào)機(jī)制的基礎(chǔ)知識(shí)，讓你對(duì)Linux信號(hào)機(jī)制有一些了解，一起來(lái)學(xué)習(xí)下吧。

　　進(jìn)程基礎(chǔ)一文中已經(jīng)提到，Linux以進(jìn)程為單位來(lái)執(zhí)行程序。我們可以將計(jì)算機(jī)看作一個(gè)大樓，內(nèi)核(kernel)是大樓的管理員，進(jìn)程是大樓的房客。每個(gè)進(jìn)程擁有一個(gè)獨(dú)立的房間(屬于進(jìn)程的內(nèi)存空間)，而每個(gè)房間都是不允許該進(jìn)程之外的人進(jìn)入。這樣，每個(gè)進(jìn)程都只專注于自己干的事情，而不考慮其他進(jìn)程，同時(shí)也不讓別的進(jìn)程看到自己的房間內(nèi)部。這對(duì)于每個(gè)進(jìn)程來(lái)說是一種保護(hù)機(jī)制。(想像一下幾百個(gè)進(jìn)程總是要干涉對(duì)方，那會(huì)有多么混亂，或者幾百個(gè)進(jìn)程相互偷窺……)

　　然而，在一些情況，我們需要打破封閉的房間，以便和進(jìn)程交流信息。比如說，內(nèi)核發(fā)現(xiàn)有一個(gè)進(jìn)程在砸墻(硬件錯(cuò)誤)，需要讓進(jìn)程意識(shí)到這樣繼續(xù)下去會(huì)毀了整個(gè)大樓。再比如說，我們想讓多個(gè)進(jìn)程之間合作。這樣，我們就需要一定的通信方式。信號(hào)(signal)就是一種向進(jìn)程傳遞信息的方式。我們可以將信號(hào)想象成大樓的管理員往房間的信箱里塞小紙條。隨后進(jìn)程取出小紙條，會(huì)根據(jù)紙條上的內(nèi)容來(lái)采取一定的行動(dòng)，比如燈壞了，提醒進(jìn)程使用手電。(當(dāng)然，也可以完全無(wú)視這張紙條，然而在失火這樣緊急的狀況下，無(wú)視信號(hào)不是個(gè)好的選擇)。相對(duì)于其他的進(jìn)程間通信方式(interprocess communication， 比如說pipe， shared memory)來(lái)說，信號(hào)所能傳遞的信息比較粗糙，只是一個(gè)整數(shù)。但正是由于傳遞的信息量少，信號(hào)也便于管理和使用。信號(hào)因此被經(jīng)常地用于系統(tǒng)管理相關(guān)的任務(wù)，比如通知進(jìn)程終結(jié)、中止或者恢復(fù)等等。

　　給我一個(gè)信號(hào)

　　信號(hào)是由內(nèi)核(kernel)管理的。信號(hào)的產(chǎn)生方式多種多樣，它可以是內(nèi)核自身產(chǎn)生的，比如出現(xiàn)硬件錯(cuò)誤(比如出現(xiàn)分母為0的除法運(yùn)算，或者出現(xiàn)segmentation fault)，內(nèi)核需要通知某一進(jìn)程;也可以是其它進(jìn)程產(chǎn)生的，發(fā)送給內(nèi)核，再由內(nèi)核傳遞給目標(biāo)進(jìn)程。內(nèi)核中針對(duì)每一個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)表存儲(chǔ)相關(guān)信息(房間的信箱)。當(dāng)內(nèi)核需要將信號(hào)傳遞給某個(gè)進(jìn)程時(shí)，就在該進(jìn)程相對(duì)應(yīng)的表中的適當(dāng)位置寫入信號(hào)(塞入紙條)，這樣，就生成(generate)了信號(hào)。當(dāng)該進(jìn)程執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，在系統(tǒng)調(diào)用完成后退出內(nèi)核時(shí)，都會(huì)順便查看信箱里的信息。如果有信號(hào)，進(jìn)程會(huì)執(zhí)行對(duì)應(yīng)該信號(hào)的操作(signal action， 也叫做信號(hào)處理signal disposition)，此時(shí)叫做執(zhí)行(deliver)信號(hào)。從信號(hào)的生成到信號(hào)的傳遞的時(shí)間，信號(hào)處于等待(pending)狀態(tài)(紙條還沒有被查看)。我們同樣可以設(shè)計(jì)程序，讓其生成的進(jìn)程阻塞(block)某些信號(hào)，也就是讓這些信號(hào)始終處于等待的狀態(tài)，直到進(jìn)程取消阻塞(unblock)或者無(wú)視信號(hào)。

　　常見信號(hào)

　　信號(hào)所傳遞的每一個(gè)整數(shù)都被賦予了特殊的意義，并有一個(gè)信號(hào)名對(duì)應(yīng)該整數(shù)。常見的信號(hào)有SIGINT， SIGQUIT， SIGCONT， SIGTSTP， SIGALRM等。這些都是信號(hào)的名字。你可以通過

　　代碼如下：

　　$man 7 signal

　　來(lái)查閱更多的信號(hào)。

　　上面幾個(gè)信號(hào)中，

　　SIGINT 當(dāng)鍵盤按下CTRL+C從shell中發(fā)出信號(hào)，信號(hào)被傳遞給shell中前臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程，對(duì)應(yīng)該信號(hào)的默認(rèn)操作是中斷 (INTERRUPT) 該進(jìn)程。

　　SIGQUIT 當(dāng)鍵盤按下CTRL+\從shell中發(fā)出信號(hào)，信號(hào)被傳遞給shell中前臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程，對(duì)應(yīng)該信號(hào)的默認(rèn)操作是退出 (QUIT) 該進(jìn)程。

　　SIGTSTP 當(dāng)鍵盤按下CTRL+Z從shell中發(fā)出信號(hào)，信號(hào)被傳遞給shell中前臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程，對(duì)應(yīng)該信號(hào)的默認(rèn)操作是暫停 (STOP) 該進(jìn)程。

　　SIGCONT 用于通知暫停的進(jìn)程繼續(xù)。

　　SIGALRM 起到定時(shí)器的作用，通常是程序在一定的時(shí)間之后才生成該信號(hào)。

　　在shell中使用信號(hào)

　　下面我們實(shí)際應(yīng)用一下信號(hào)。我們?cè)趕hell中運(yùn)行ping：

　　代碼如下：

　　$ping localhost

　　此時(shí)我們可以通過CTRL+Z來(lái)將SIGTSTP傳遞給該進(jìn)程。shell中顯示：

　　代碼如下：

　　[1]+ Stopped ping localhost

　　我們使用$ps來(lái)查詢ping進(jìn)程的PID (PID是ping進(jìn)程的房間號(hào))， 在我的機(jī)器中為27397

　　我們可以在shell中通過$kill命令來(lái)向某個(gè)進(jìn)程發(fā)出信號(hào)：

　　代碼如下：

　　$kill -SIGCONT 27397

　　來(lái)傳遞SIGCONT信號(hào)給ping進(jìn)程。

　　信號(hào)處理 (signal disposition)

　　在上面的例子中，所有的信號(hào)都采取了對(duì)應(yīng)信號(hào)的默認(rèn)操作。但這并不絕對(duì)。當(dāng)進(jìn)程決定執(zhí)行信號(hào)的時(shí)候，有下面幾種可能：

　　1) 無(wú)視(ignore)信號(hào)，信號(hào)被清除，進(jìn)程本身不采取任何特殊的操作

　　2) 默認(rèn)(default)操作。每個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)有一定的默認(rèn)操作。比如上面SIGCONT用于繼續(xù)進(jìn)程。

　　3) 自定義操作。也叫做獲取 (catch) 信號(hào)。執(zhí)行進(jìn)程中預(yù)設(shè)的對(duì)應(yīng)于該信號(hào)的操作。

　　進(jìn)程會(huì)采取哪種操作，要根據(jù)該進(jìn)程的程序設(shè)計(jì)。特別是獲取信號(hào)的情況，程序往往會(huì)設(shè)置一些比較長(zhǎng)而復(fù)雜的操作(通常將這些操作放到一個(gè)函數(shù)中)。

　　信號(hào)常常被用于系統(tǒng)管理，所以它的內(nèi)容相當(dāng)龐雜。深入了解信號(hào)，需要一定的Linux環(huán)境編程知識(shí)。

　　總結(jié)

　　信號(hào)機(jī)制; generate， deliver， pending， blocking

　　signal action/dispositon; ignore， default action， catch signal

　　$kill

　　上面就是Linux信號(hào)機(jī)制的相關(guān)介紹了，Linux信號(hào)機(jī)制遠(yuǎn)比想象中的復(fù)雜，短短幾個(gè)篇幅是很難講全的，如果你對(duì)Linux信號(hào)機(jī)制感興趣，可找相關(guān)書籍了解。