信號的基本概念
在Linux環境下，有一重要概念信號（signal），說它重要是因爲它在進程管理中佔有着相當重要的低位。整個進程之間的管理切換，都是通過信號的方式實現的。首先舉個簡單例子。
生活中，當我們過馬路時，總是可以看到交通燈，從小耳熟能詳的一局童謠“紅燈停，綠燈行，黃燈亮了等一等”，遇到紅燈，我們都會下意識地等待，綠燈亮起，我們會選擇穿過馬路，這就是一種信號。暫且不討論闖紅燈的行爲
。考慮一下，爲什麼我們會這麼做？紅綠燈給我們的只有顏色上的信號，我們卻做出了一系列的反應，並不是因爲紅燈有多麼大的能力，而是在我們腦海中有這樣的一種意識，看到它之後我們就理所當然的要這樣。
信號也是這樣，在Linux操作系統中，進程的控制大都需要信號來實現，並不是信號指使進程進行某一項動作，而是進程在信號來臨之前就已經知道了，如果遇到某個信號該怎麼做。有了這個概念之後，我們從操作系統的角度來看看，信號是如何工作的。
首先要得到一個信號，這由終端的命令或程序代碼可以實現，不是我們討論的重點，這些命令或函數被執行之後，根據馮諾依曼體系結構，首先輸入的信息要傳遞給內存，這時CPU從原來的用戶態切換爲內核態，分析解釋該信息，得到信號，接下來這些信號會保存在該進程的PCB當中（注意，這個很重要！！！）。等待CPU從內核態轉換爲用戶態，重新處理該進程時，會首先處理PCB中記錄的信號，這個和線程切換有點類似，發現待處理的信號，接下來就會去執行它，從而使進程產生相應的行爲。
瞭解了這些東西之後，我們需要從宏觀角度來認識一下信號，信號是一種通知機制，告訴進程某些事情發生了，進程針對信號產生特定的行爲。（進程對這些信號會產生的默認行爲是已知的）同時信號的產生是異步產生的，完全隨機，可能在進程運行過程中的任何時間。
之前談進程的時候，說過kill命令，這個後面會用到
kill -l # 查看當前系統所有可用信號
信號產生的條件：
1、終端組合鍵，只能產生少量信號，僅適用於前臺進程
2、硬件異常，硬件檢測並通知內核
3、軟件方式，指令或函數接口。kill命令（例鬧鐘超時SIGALRM信號）
關於條件2，要多說一點的是，硬件異常產生的信號，由操作系統解釋，例如除0操作產生SIGFPE，訪問非法內存地址；還有就是MMU內存管理單元異常。MMU是用來結合頁表進行虛擬地址到物理地址轉化，與MMU搭配使用的還有TLB， 做後備緩存，用來緩存映射之後的硬件緩存結果。
那當進程得到信號之後會怎麼處理呢？還是當我們遇到交通燈一樣，遇到紅燈，每個人都知道要停下來，默認的動作應該是在原地等待，但依舊會有些人闖紅燈，同時，有些人沒有老老實實地在等，而是在打電話，進程也一樣，有三種處理方式：
信號處理方式：
1、忽略信號
2、執行信號默認動作
3、自定義動作， 提供一個信號處理函數，也叫作信號捕捉（catch）【使用signal函數，後面會提到】
關於如何去實現，後面會提到。
信號的產生
在Linux下信號的產生主要有三種方式。
1、終端通過按鍵組合鍵產生
常見的組合鍵有以下幾個：
ctrl+c：SIGINT(2) 終止前臺進程 ctrl+z：SIGSTOP(19) 停止前臺進程，同時將該進程放到後臺 ctrl+\：SIGQUIT(3) 終止進程並Core Dump
這裏多說一點關於core dump的東西。Core Dump， 即核心轉儲，當一個進程被異常終止時，可以選擇性的將用戶空間的內存數據全部保存到磁盤上，默認在當前路徑下生成一個文件名爲 core.****的文件，****通常爲進程ID，在運行結束之後，可以使用gdb進行調試，找到異常所在。默認情況下是不會產生core文件的，原因有兩個，一是容易將用戶的私人信息也保存到了磁盤上，造成信息的不安全，二就是如果在用戶不知情的情況下，產生core文件，會佔用磁盤大量空間，因此即使是在實際開發中，core dump的使用也很少見。接下來給出兩天命令，關於查看和調整core文件的屬性
# 查看系統資源上限： [root@localhost mySemaphore]# ulimit -a # 更改core文件大小上限： [root@localhost mySemaphore]# ulimit -c 1024 # 以block爲基本單位 使用gdb調試,-g編譯選項 (gdb) core-file core文件
使用ulimit命令改變了shell的ResourceLimit，而當前進程的PCB有shell複製而來，所以也就具有了和shell相同的Resource Limit值，從而產生了core dump。
core測試代碼：
//test.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int count = 0;
while(1)
{
printf("hello world\n");
if(count == 5){
int c = 3/0;
}
count++;
sleep(1);
}
return 0;
}
2、 調用系統函數想進程發送信號
這裏我們會提到三個函數 kill,raise, bort
#include <sys/types.h> #include <signal.h> int kill(pid_t pid, int sig); # 給一個指定的進程發送指定信號（成功返回0， 失敗返回-1） #include <signal.h> int raise(int sig); # 給自己發送指定信號，用父進程wait驗證（成功返回0， 失敗返回-1） #include <stdlib.h> void bort(void); # 使當前進程異常終止，abort函數總是成功的，所以沒有返回值
關於kill 函數中的進程ID，和信號，我們可以通過命令行參數的方式獲得，代碼測試如下：
kill測試代碼：
// 終端1
// mysignal.c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
if(argc != 3){
printf("Isn't form: ./file pid signo \n");
return 1;
}
else{
int pid = atoi(argv[1]);
int sig = atoi(argv[2]);
kill(pid, sig);
}
return 0;
}
//終端2
// test.c
#include <stdio.h>
int main()
{
while(1);
return 0;
}
// 終端3
[muhui@bogon ~]$ ps aux | grep test
// 執行順序
先執行test，終端3使用命令查看test進程id
然後執行mysignal，
[muhui@bogon mysignal]$ ./mysignal 3773 9
觀察終端2的顯示結果，並再次運行終端3的執行raise測試代碼：
// mysignal.c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
int count = 0;
while(1){
printf("hello world\n");
if(count == 5)
raise(9);
sleep(1);
count++;
}
return 0;
}
abort測試代碼：
// mysignal.c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
int count = 0;
while(1){
printf("hello world\n");
if(count == 5)
abort();
sleep(1);
count++;
}
return 0;
}
3、軟件條件產生信號
關於這種信號的產生方式，我們以SIGALRM信號爲例。
SIGALRM是14號信號，也叫鬧鐘信號，軟件通過alarm函數產生，可以以秒爲單位進行定時，當時間到達之後，終止進程，alarm函數定義如下：
#include <unistd.h> unsigned int alarm(unsigned int seconds); # 在seconds秒之後給當前進程發送SIGALRM信號 # 傳入0，停止鬧鐘 # 返回值爲0，或剩餘秒數 # 默認處理動作是終止當前進程
alarm測試代碼：
// myalarm.c
// 測試一秒鐘能打印多少次
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int count = 0;
alarm(1);
while(1){
printf("count = %d\n", count++);
}
return 0;
}
然後呢，這裏就要提到上面的一個函數，signal函數，用來自定義進程對信號的動作，網上很多人都把這個函數當做一個單獨的模塊來講，這裏我用一種比較簡單的方式，儘量最容易地說清楚這個函數。
首先看函數的定義：
#include <signal.h> typedef void (*sighandler_t)(int); sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler); # 接收信號之後自定義動作 # 參數1，要處理的信號 # 參數2，通常有三種形式 SIG_ING，表示忽略前面的信號，即沒有動作。 SIG_DFL，表示執行該信號的默認動作，換句話說，如果使用這個選項，完全可以 不適用這個函數，因爲本身就是執行默認動作 自定義函數名，即函數指針
接下來看一段基於上面alarm函數的測試代碼。
// my_alarm.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
int count = 0;
void my_sig(int)
{
alarm(1);
printf("count = %d\n", count);
}
int main()
{
signal(SIGALRM, my_sig); // 首先要聲明該信號的處理方式，這是使用自定義函數
alarm(1);
while(1){
count++;
}
return 0;
}
、
我們可以發現，alarm是一次性定時鬧鐘，一次結束之後，如果沒有特殊聲明，進程直接終止。
對比兩次輸出的count，會發現相差數萬被，這裏就體現出了I/O速度和內存的速度之間的差距。
我們可以試着將上面自定義函數中的alarm(1);去掉，代碼如下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
int count = 0;
void my_sig(int i)
{
printf("count = %d\n", count);
}
int main()
{
signal(SIGALRM, my_sig);
alarm(1);
while(1)
{
count++;
}
return 0;
} 運行結果我們會發現，打印一次之後，進程會卡住不再運行，當我們在另一個終端下執行ps命令，會看到
[muhui@bogon my_alarm]$ ps aux | grep myalarm
muhui 3024 87.0 0.0 1872 376 pts/0 R+ 09:03 0:04 ./myalarm
muhui 3026 0.0 0.0 5984 728 pts/1 S+ 09:03 0:00 grep myalarm
進程一直在運行！！
不要想的太多，這裏自定義行爲之後，並不是就卡在了自定義函數中，而是執行完畢自定義函數，就又調回原來程序跳出的地方，繼續執行原來的while(1)，打破了默認的退出當前進程的行爲。
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