linux进程如何处理信号

Linux操作系统中,进程处理信号是一个复杂但有序的过程，信号是一种异步通知机制，用于向进程传递事件信息，例如用户中断（Ctrl+C）、系统事件或其他进程的请求，以下是Linux进程如何处理信号的详细步骤和机制：

信号的产生

信号可以由多种方式产生,包括但不限于：

• 用户输入：例如按下Ctrl+C会发送SIGINT信号。
• 系统事件：例如定时器到期会发送SIGALRM信号。
• 命令行工具：例如kill命令可以发送指定信号给某个进程。
• 软件信号：例如调用raise()函数或pthread_kill()函数。

信号的传递

当一个信号产生时,它会被传递给目标进程，Linux内核负责将信号传递给相应的进程，信号传递的方式包括：

• 直接传递：信号直接发送到目标进程。
• 信号队列：如果目标进程当前无法处理信号（例如正在执行临界区代码），信号会被放入信号队列中等待处理。

信号的处理方式

Linux进程处理信号的方式主要有三种：

信号处理函数的注册与执行

如果进程选择自定义处理信号,通常需要使用signal()或sigaction()函数来注册信号处理函数。

• signal()函数：简单易用，但功能有限，不适合复杂场景。

  

  void (signal(int signum, void (handler)(int)))(int);

  void handle_sigint(int sig) {
      printf("Received SIGINT
  ");
  }
  signal(SIGINT, handle_sigint);

• sigaction()函数：功能强大，适合复杂场景，允许设置额外的选项，如信号屏蔽、重启系统调用等。

  int sigaction(int signum, const struct sigaction act, struct sigaction oldact);

  void handle_sigint(int sig) {
      printf("Received SIGINT
  ");
  }
  struct sigaction sa;
  sa.sa_handler = handle_sigint;
  sa.sa_flags = 0;
  sigemptyset(&sa.sa_mask);
  sigaction(SIGINT, &sa, NULL);

信号处理中的注意事项

• 信号屏蔽：在处理信号时，进程可以临时屏蔽某些信号，以避免信号处理函数被递归调用，可以使用sigprocmask()函数来设置信号屏蔽字。
• 异步信号安全：信号处理函数应尽量简短，避免调用不安全的函数（如printf），因为这些函数可能不是异步信号安全的。
• 系统调用重启：某些系统调用在被信号中断后会自动重启，例如read()和write()，可以通过设置SA_RESTART标志来控制这一行为。

信号处理的实际应用

信号处理在Linux系统中有广泛的应用,

• 后台进程管理：通过处理SIGCHLD信号，父进程可以及时获知子进程的状态变化。
• 定时任务：通过处理SIGALRM信号，进程可以实现定时任务。
• 用户交互：通过处理SIGINT和SIGTERM信号，进程可以优雅地响应用户的中断和终止请求。

FAQs

问题1：如何捕获并处理SIGSEGV信号？
答：SIGSEGV信号通常表示进程发生了段错误（如非规内存访问），你可以通过sigaction()或signal()函数注册自定义处理函数来捕获该信号。

void handle_segv(int sig) {
    printf("Segmentation fault occurred
");
    exit(1);
}
signal(SIGSEGV, handle_segv);

问题2：如何在信号处理函数中安全地执行复杂操作？
答：信号处理函数应尽量简短，避免执行复杂操作，如果需要执行复杂操作，可以在信号处理函数中设置一个标志，并在主程序的常规流程中检查该标志并执行相应操作。

volatile sig_atomic_t flag = 0;
void handle_signal(int sig) {
    flag = 1;
}
int main() {
    signal(SIGUSR1, handle_signal);
    while (1) {
        if (flag) {
            // 执行复杂操作
            flag = 0;
        }
    }
    return 0;