本文簡單介紹下Linux信號處理機制，爲介紹二進制翻譯下信號處理機制做一個鋪墊。
本文主要參考書目《Linux內核源代碼情景分析》《獨闢蹊徑品內核:Linux內核源代碼導讀》
信號概述
● 信號是在軟件層次上對中斷機制的一種模擬。在原理上，一個進程收到一個信號與處理器收到一箇中斷請求可以說是一樣的。
● 信號是異步的，一個進程不必通過任何操作來等待信號的到達，事實上進程也不知道信號到底什麼時候到達。
● 信號可以直接進行用戶空間進程和內核進程之間的交互，內核進程也可以利用它來通知用戶空間進程發生了哪些系統事件。它可以在任何時候發給某一個進程，而無需知道該進程的狀態。如果該信號當前並未處於執行態(Running),則該信號由內核保存起來，直到該進程恢復執行再傳遞給它爲止。如果一個信號被進程設置爲阻塞，則該信號的傳遞被延遲，直到其阻塞被取消時才被傳遞給進程。
● 信號是進程間通信機制中唯一的異步通信機制，可以看作是異步通知，通知接收信號的進程有哪些事件發生了。信號機制除了基本通知外，還可以傳遞附加信息。
信號來源
信號事件發生的來源有兩種：
① 硬件來源。如我們按下了鍵盤上的按鈕 或者出現其他硬件故障；
② 軟件來源。最常用發送信號的系統函數有kill()、raise()、alarm()、setitimer()和sigqueue()等，軟件來源還包括一些非法運算等操作。
進程響應信號的方式
① 忽略信號。忽略信號即對信號不做處理，其中，有兩個信號不能忽略：SIGKILL和SIGSTOP。
② 捕捉信號。定義信號處理函數，當信號發生時，執行響應的處理函數。
③ 執行默認操作。
首先，先說一下什麼是信號。信號本質上是在軟件層次上對中斷機制的一種模擬，其主要有以下幾種來源：
- 程序錯誤：除零，非法內存訪問…
- 外部信號：終端Ctrl-C產生SGINT信號，定時器到期產生SIGALRM…
- 顯式請求：kill函數允許進程發送任何信號給其他進程或進程組。
Linux對每種信號都規定了默認操作，如下表所示：
信號的處理包括信號的發送、捕捉和處理，它們有各自相對應的常見函數：
● 發生信號的函數: kill()、raise()。
● 捕捉信號的函數: alarm()、pause()。
● 處理信號的函數: signal()、sigaction()。
本節主要講信號的發送與捕捉，下一節再講處理
信號發送函數 kill()和raise()
函數說明
kill()函數同咱們的kill系統命令一樣（但不能誤以爲kill()就是kill哈），可以發送信號給進程或進程組（實際上，kill系統命令只是kill()函數的一個用戶接口）。這裏需要注意的是，kill()函數不僅可以終止進程（實際上是通過發出SIGKILL信號終止），也可以向進程發送其他信號。
與kill()函數不同的是，raise()函數允許進程向自身發送信號。
在Linux下，可以通過以下命令查看系統所有的信號：
可以通過類似下面的命令顯式的給一個進程發送一個信號：
上面的命令將2號信號發送給進程id爲pid的進程。不存在編號爲0的信號。
目前Linux支持64種信號。信號分爲非實時信號(不可靠信號)和實時信號（可靠信號）兩種類型，對應於 Linux 的信號值爲 1-31 和 34-64。信號是異步的，一個進程不必通過任何操作來等待信號的到達，事實上，進程也不知道信號到底什麼時候到達。本文着重於Linux的信號處理機制，對信號更多的介紹可以參考這裏。
一般情況下一個進程接受到信號後，會有如下的行爲：
進程對信號的響應
- 忽略信號：大部分信號可被忽略，除SIGSTOP和SIGKILL信號外（這是超級用戶殺掉或停掉任意進程的手段）。
- 捕獲信號：註冊信號處理函數，它對產生的特定信號做處理。
-
讓信號默認動作起作用：unix內核定義的默認動作，有5種情況：
- a) 流產abort：終止進程併產生core文件。
- b) 終止stop：終止進程但不生成core文件。
- c) 忽略：忽略信號。
- d) 掛起suspend：掛起進程。
- e) 繼續continue：若進程是掛起的，則resume進程，否則忽略此信號。
註冊信號處理函數
如果想要進程捕獲某個信號，然後作出相應的處理，就需要註冊信號處理函數。同中斷類似，內核也爲每個進程準備了一個信號向量表,信號向量表中記錄着每個信號所對應的處理機制，默認情況下是調用默認處理機制。當進程爲某個信號註冊了信號處理程序後，發生該信號時，內核就會調用註冊的函數。
註冊信號處理函數是通過系統調用signal()、sigaction()。其中signal()在可靠信號系統調用的基礎上實現, 是庫函數。它只有兩個參數，不支持信號傳遞信息，主要是用於前32種非實時信號的安裝；而sigaction()是較新的函數（由兩個系統調用實 現：sys_signal以及sys_rt_sigaction），有三個參數，支持信號傳遞信息，主要用來與 sigqueue() 系統調用配合使用，當然，sigaction()同樣支持非實時信號的安裝。sigaction()優於signal()主要體現在支持信號帶有參數。關於這方面的內容，如果想獲取更多，也可參考這裏。
Linux下信號處理機制進程如何發現和接受信號？
我們知道，信號是異步的，一個進程不可能等待信號的到來，也不知道信號會到來，那麼，進程是如何發現和接受信號呢？實際上，信號的接收不是由用戶進程來完成的，而是由內核代理。當一個進程P2向另一個進程P1發送信號後，內核接受到信號，並將其放在P1的信號隊列當中。當P1再次陷入內核態時，會檢查信號隊列，並根據相應的信號調取相應的信號處理函數。如下圖所示：
其中，動作c：發現和捕捉信號
信號檢測和響應時機
剛纔我們說，當P1再次陷入內核時，會檢查信號隊列。那麼，P1什麼時候會再次陷入內核呢？陷入內核後在什麼時機會檢測信號隊列呢？
- 當前進程由於系統調用、中斷或異常而進入系統空間以後，從系統空間返回到用戶空間的前夕。
- 當前進程在內核中進入睡眠以後剛被喚醒的時候（必定是在系統調用中），或者由於不可忽略信號的存在而提前返回到用戶空間。
進入信號處理函數
發現信號後，根據信號向量，知道了處理函數，那麼該如何進入信號處理程序，又該如何返回呢？
我們知道，用戶進程提供的信號處理函數是在用戶態裏的，而我們發現信號，找到信號處理函數的時刻處於內核態中，所以我們需要從內核態跑到用戶態去執行信號處理程序，執行完畢後還要返回內核態。這個過程如下圖所示：
如圖中所見，處理信號的整個過程是這樣的：進程由於 系統調用或者中斷 進入內核，完成相應任務返回用戶空間的前夕，檢查信號隊列，如果有信號，則根據信號向量表找到信號處理函數，設置好“frame”後，跳到用戶態執行信號處理函數。信號處理函數執行完畢後，返回內核態，設置“frame”，再返回到用戶態繼續執行程序。
信號處理函數執行完後怎麼辦？
信號處理程序執行完畢之後，進程會主動調用sigreturn()系統調用再次回到內核，查看有沒有其他信號需要處理，如果沒有，這時內核就會做一些善後工作，將之前保存的frame恢復到內核棧，恢復eip的值爲old_eip，然後返回用戶空間，程序就能夠繼續執行。至此，內核遍完成了一次（或幾次）信號處理工作。
正常退出
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從main函數返回return
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調用exit
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調用_exit
異常退出
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調用abort
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由信號終止
_exit, exit和_Exit的區別和聯繫
_exit是Linux系統調用，關閉所有文件描述符，然後退出進程。
exit是C語言的庫函數，他最終調用_exit。在此之前，先清洗標準輸出的緩存，調用用atexit註冊的函數等, 在c語言的main函數中調用return就等價於調用exit。
_Exit是c語言的庫函數，自c99後加入，等價於_exit，即可以認爲它直接調用_Exit。