信號本質
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情發生了。信號機制經過POSIX實時擴展後,功能更加強大,除了基本通知功能外,還可以傳遞附加信息。
使用kill -l就會顯示出linux支持的信號列表。
其中列表中,編號爲1 ~ 31的信號爲傳統UNIX支持的信號,是不可靠信號(非實時的),編號爲32 ~ 63的信號是後來擴充的,稱做可靠信號(實時信號)。不可靠信號和可靠信號的區別在於前者不支持排隊,可能會造成信號丟失,而後者不會。
下面我們對編號小於SIGRTMIN的信號進行討論(下面的編號 依次對應信號 的數值爲1 - 31)。
1) SIGHUP
本信號在用戶終端連接(正常或非正常)結束時發出, 通常是在終端的控制進程結束時, 通知同一session內的各個作業, 這時它們與控制終端不再關聯。
登錄Linux時,系統會分配給登錄用戶一個終端(Session)。在這個終端運行的所有程序,包括前臺進程組和後臺進程組,一般都 屬於這個 Session。當用戶退出Linux登錄時,前臺進程組和後臺有對終端輸出的進程將會收到SIGHUP信號。這個信號的默認操作爲終止進程,因此前臺進 程組和後臺有終端輸出的進程就會中止。不過可以捕獲這個信號,比如wget能捕獲SIGHUP信號,並忽略它,這樣就算退出了Linux登錄,wget也 能繼續下載。
此外,對於與終端脫離關係的守護進程,這個信號用於通知它重新讀取配置文件。
2) SIGINT
程序終止(interrupt)信號, 在用戶鍵入INTR字符(通常是Ctrl-C)時發出,用於通知前臺進程組終止進程。
3) SIGQUIT
和SIGINT類似, 但由QUIT字符(通常是Ctrl-\)來控制. 進程在因收到SIGQUIT退出時會產生core文件, 在這個意義上類似於一個程序錯誤信號。
4) SIGILL
執行了非法指令. 通常是因爲可執行文件本身出現錯誤, 或者試圖執行數據段. 堆棧溢出時也有可能產生這個信號。
5) SIGTRAP
由斷點指令或其它trap指令產生. 由debugger使用。
6) SIGABRT
調用abort函數生成的信號。
7) SIGBUS
非法地址, 包括內存地址對齊(alignment)出錯。比如訪問一個四個字長的整數, 但其地址不是4的倍數。它與SIGSEGV的區別在於後者是由於對合法存儲地址的非法訪問觸發的(如訪問不屬於自己存儲空間或只讀存儲空間)。
8) SIGFPE
在發生致命的算術運算錯誤時發出. 不僅包括浮點運算錯誤, 還包括溢出及除數爲0等其它所有的算術的錯誤。
9) SIGKILL
用來立即結束程序的運行. 本信號不能被阻塞、處理和忽略。如果管理員發現某個進程終止不了,可嘗試發送這個信號。
10) SIGUSR1
留給用戶使用
11) SIGSEGV
試圖訪問未分配給自己的內存, 或試圖往沒有寫權限的內存地址寫數據.
信號 11,即表示程序中可能存在特定條件下的非法內存訪問。
12) SIGUSR2
留給用戶使用
13) SIGPIPE
管道破裂。這個信號通常在進程間通信產生,比如採用FIFO(管道)通信的兩個進程,讀管道沒打開或者意外終止就往管道寫,寫進程會收到SIGPIPE信號。此外用Socket通信的兩個進程,寫進程在寫Socket的時候,讀進程已經終止。
14) SIGALRM
時鐘定時信號, 計算的是實際的時間或時鐘時間. alarm函數使用該信號.
15) SIGTERM
程序結束(terminate)信號, 與SIGKILL不同的是該信號可以被阻塞和處理。通常用來要求程序自己正常退出,shell命令kill缺省產生這個信號。如果進程終止不了,我們纔會嘗試SIGKILL。
17) SIGCHLD
子進程結束時, 父進程會收到這個信號。
如果父進程沒有處理這個信號,也沒有等待(wait)子進程,子進程雖然終止,但是還會在內核進程表中佔有表項,這時的子進程稱爲殭屍 進程。這種情 況我們應該避免(父進程或者忽略SIGCHILD信號,或者捕捉它,或者wait它派生的子進程,或者父進程先終止,這時子進程的終止自動由init進程 來接管)。
18) SIGCONT
讓一個停止(stopped)的進程繼續執行. 本信號不能被阻塞. 可以用一個handler來讓程序在由stopped狀態變爲繼續執行時完成特定的工作. 例如, 重新顯示提示符
19) SIGSTOP
停止(stopped)進程的執行. 注意它和terminate以及interrupt的區別:該進程還未結束, 只是暫停執行. 本信號不能被阻塞, 處理或忽略.
20) SIGTSTP
停止進程的運行, 但該信號可以被處理和忽略. 用戶鍵入SUSP字符時(通常是Ctrl-Z)發出這個信號
21) SIGTTIN
當後臺作業要從用戶終端讀數據時, 該作業中的所有進程會收到SIGTTIN信號. 缺省時這些進程會停止執行.
22) SIGTTOU
類似於SIGTTIN, 但在寫終端(或修改終端模式)時收到.
23) SIGURG
有"緊急"數據或out-of-band數據到達socket時產生.
24) SIGXCPU
超過CPU時間資源限制. 這個限制可以由getrlimit/setrlimit來讀取/改變。
25) SIGXFSZ
當進程企圖擴大文件以至於超過文件大小資源限制。
26) SIGVTALRM
虛擬時鐘信號. 類似於SIGALRM, 但是計算的是該進程佔用的CPU時間.
27) SIGPROF
類似於SIGALRM/SIGVTALRM, 但包括該進程用的CPU時間以及系統調用的時間.
28) SIGWINCH
窗口大小改變時發出.
29) SIGIO
文件描述符準備就緒, 可以開始進行輸入/輸出操作.
30) SIGPWR
Power failure
31) SIGSYS
非法的系統調用。
在以上列出的信號中,程序不可捕獲、阻塞或忽略的信號有:SIGKILL,SIGSTOP
不能恢復至默認動作的信號有:SIGILL,SIGTRAP
默認會導致進程流產的信號有:SIGABRT,SIGBUS,SIGFPE,SIGILL,SIGIOT,SIGQUIT,SIGSEGV,SIGTRAP,SIGXCPU,SIGXFSZ
默認會導致進程退出的信號有:SIGALRM,SIGHUP,SIGINT,SIGKILL,SIGPIPE,SIGPOLL,SIGPROF,SIGSYS,SIGTERM,SIGUSR1,SIGUSR2,SIGVTALRM
默認會導致進程停止的信號有:SIGSTOP,SIGTSTP,SIGTTIN,SIGTTOU
默認進程忽略的信號有:SIGCHLD,SIGPWR,SIGURG,SIGWINCH
此外,SIGIO在SVR4是退出,在4.3BSD中是忽略;SIGCONT在進程掛起時是繼續,否則是忽略,不能被阻塞
終止程序的時候在不得已的情況下不能用SIGKILL,因爲SIGKILL不會對子進程進行處理,只是把對自己進行處理
Linux支持POSIX標準信號和實時信號。下面給出Linux Signal的簡表,詳細細節可以查看man 7 signal。
默認動作的含義如下:
Term 終止進程
信號 | 取值 | 默認動作 | 含義(發出信號的原因) |
SIGHUP | 1 | Term | 終端的掛斷或進程死亡 |
SIGINT | 2 | Term | 來自鍵盤的中斷信號 |
SIGQUIT | 3 | Core | 來自鍵盤的離開信號 |
SIGILL | 4 | Core | 非法指令 |
SIGABRT | 6 | Core | 來自abort的異常信號 |
SIGFPE | 8 | Core | 浮點例外 |
SIGKILL | 9 | Term | 殺死 |
SIGSEGV | 11 | Core | 段非法錯誤(內存引用無效) |
SIGPIPE | 13 | Term | 管道損壞:向一個沒有讀進程的管道寫數據 |
SIGALRM | 14 | Term | 來自alarm的計時器到時信號 |
SIGTERM | 15 | Term | 終止 |
SIGUSR1 | 30,10,16 | Term | 用戶自定義信號1 |
SIGUSR2 | 31,12,17 | Term | 用戶自定義信號2 |
SIGCHLD | 20,17,18 | Ign | 子進程停止或終止 |
SIGCONT | 19,18,25 | Cont | 如果停止,繼續執行 |
SIGSTOP | 17,19,23 | Stop | 非來自終端的停止信號 |
SIGTSTP | 18,20,24 | Stop | 來自終端的停止信號 |
SIGTTIN | 21,21,26 | Stop | 後臺進程讀終端 |
SIGTTOU | 22,22,27 | Stop | 後臺進程寫終端 |
SIGBUS | 10,7,10 | Core | 總線錯誤(內存訪問錯誤) |
SIGPOLL | Term | Pollable事件發生(Sys V),與SIGIO同義 | |
SIGPROF | 27,27,29 | Term | 統計分佈圖用計時器到時 |
SIGSYS | 12,-,12 | Core | 非法系統調用(SVr4) |
SIGTRAP | 5 | Core | 跟蹤/斷點自陷 |
SIGURG | 16,23,21 | Ign | socket緊急信號(4.2BSD) |
SIGVTALRM | 26,26,28 | Term | 虛擬計時器到時(4.2BSD) |
SIGXCPU | 24,24,30 | Core | 超過CPU時限(4.2BSD) |
SIGXFSZ | 25,25,31 | Core | 超過文件長度限制(4.2BSD) |
SIGIOT | 6 | Core | IOT自陷,與SIGABRT同義 |
SIGEMT | 7,-,7 | Term | |
SIGSTKFLT | -,16,- | Term | 協處理器堆棧錯誤(不使用) |
SIGIO | 23,29,22 | Term | 描述符上可以進行I/O操作 |
SIGCLD | -,-,18 | Ign | 與SIGCHLD同義 |
SIGPWR | 29,30,19 | Term | 電力故障(System V) |
SIGINFO | 29,-,- | 與SIGPWR同義 | |
SIGLOST | -,-,- | Term | 文件鎖丟失 |
SIGWINCH | 28,28,20 | Ign | 窗口大小改變(4.3BSD, Sun) |
SIGUNUSED | -,31,- | Term | 未使用信號(will be SIGSYS) |
說明:
一些信號的取值是硬件結構相關的(一般alpha和sparc架構用第一個值,i386、ppc和sh架構用中間值,mips架構用第三個值, - 表示相應架構的取值未知)。
藍色的是POSIX.1-1990標準信號。
SIGKILL和SIGSTOP信號不能被掛鉤、阻塞或忽略。
青色的是SUSv2和POSIX.1-2001定義的信號。
在Linux 2.2(包括)內核之前,SIGSYS、SIGXCPU、SIGXFSZ和SIGBUS (SPARC和MIPS架構除外)的默認動作是終止進程,但沒有 core dump。Linux 2.4遵循POSIX.1-2001要求,這些信號的默認動作改爲:終止進程同時做core dump。
橙色的是其他常見的信號。
信號29在Alpha上爲SIGINFO / SIGPWR ,在Sparc上爲SIGLOST。
SIGEMT沒有在POSIX.1-2001中說明,但是在大多數的Unices中仍然能見到,典型的默認動作是終止進程並做core dump。
SIGPWR沒有在POSIX.1-2001中說明,在使用它的一些Unices中典型的默認動作是忽略。
SIGIO沒有在POSIX.1-2001中說明,在使用它的一些Unices中典型的默認動作是忽略。
進程可以通過使用sigaction和signal系統調用來改變信號的默認處理方式(使用signal的可移植性差)。進程可以選擇下列3種信號處理方式中的一種:
1、執行默認操作;
2、忽略該信號;
3、捕獲該信號,但是通過信號句柄來調用自定義的處理函數。
信號可能被阻塞。進程中的每個線程擁有獨立的信號掩碼,用來表示本線程的信號被阻塞。線程通過pthread_sigmask來設置它的信號掩碼。單線程 程序可以用sigprocmask來操作信號掩碼。在多線程程序中,所有線程處理一個指定信號的默認行爲都是一樣的。