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信号的概念
1. 简单 2. 不能携带大量信息 3. 满足某个特设条件才发送。
信号是信息的载体，Linux/UNIX 环境下，古老、经典的通信方式， 现下依然是主要的通信手段。
Unix早期版本就提供了信号机制，但不可靠，信号可能丢失。Berkeley 和 AT&T都对信号模型做了更改，增加了可靠信号机制。但彼此不兼容。POSIX.1对可靠信号例程进行了标准化。
信号的机制
A给B发送信号，B收到信号之前执行自己的代码，收到信号后，不管执行到程序的什么位置，都要暂停运行，去处理信号，处理完毕再继续执行。与硬件中断类似——异步模式。但信号是软件层面上实现的中断，早期常被称为“软中断”。
信号的特质：由于信号是通过软件方法实现，其实现手段导致信号有很强的延时性。但对于用户来说，这个延迟时间非常短，不易察觉。
每个进程收到的所有信号，都是由内核负责发送的，内核处理。
与信号相关的事件和状态
产生信号:
1. 按键产生，如：Ctrl+c、Ctrl+z、Ctrl+\
2. 系统调用产生，如：kill、raise、abort
3. 软件条件产生，如：定时器alarm
4. 硬件异常产生，如：非法访问内存(段错误)、除0(浮点数例外)、内存对齐出错(总线错误)
5. 命令产生，如：kill命令
递达：递送并且到达进程。
未决：产生和递达之间的状态。主要由于阻塞(屏蔽)导致该状态。
信号的处理方式:
1. 执行默认动作
2. 忽略(丢弃)
3. 捕捉(调用户处理函数)
Linux内核的进程控制块PCB是一个结构体，task_struct, 除了包含进程id，状态，工作目录，用户id，组id，文件描述符表，还包含了信号相关的信息，主要指阻塞信号集和未决信号集。
阻塞信号集(信号屏蔽字)： 将某些信号加入集合，对他们设置屏蔽，当屏蔽x信号后，再收到该信号，该信号的处理将推后(解除屏蔽后)
未决信号集:
1. 信号产生，未决信号集中描述该信号的位立刻翻转为1，表信号处于未决状态。当信号被处理对应位翻转回为0。这一时刻往往非常短暂。
2. 信号产生后由于某些原因(主要是阻塞)不能抵达。这类信号的集合称之为未决信号集。在屏蔽解除前，信号一直处于未决状态。
信号的编号
可以使用kill –l命令查看当前系统可使用的信号有哪些。
1) SIGHUP 2) SIGINT 3) SIGQUIT 4) SIGILL 5) SIGTRAP
6) SIGABRT 7) SIGBUS 8) SIGFPE 9) SIGKILL 10) SIGUSR1
11) SIGSEGV 12) SIGUSR2 13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM
16) SIGSTKFLT 17) SIGCHLD 18) SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP
21) SIGTTIN 22) SIGTTOU 23) SIGURG 24) SIGXCPU 25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM 27) SIGPROF 28) SIGWINCH 29) SIGIO 30) SIGPWR
31) SIGSYS 34) SIGRTMIN 35) SIGRTMIN+1 36) SIGRTMIN+2 37) SIGRTMIN+3
38) SIGRTMIN+4 39) SIGRTMIN+5 40) SIGRTMIN+6 41) SIGRTMIN+7 42) SIGRTMIN+8
43) SIGRTMIN+9 44) SIGRTMIN+10 45) SIGRTMIN+11 46) SIGRTMIN+12 47) SIGRTMIN+13
48) SIGRTMIN+14 49) SIGRTMIN+15 50) SIGRTMAX-14 51) SIGRTMAX-13 52) SIGRTMAX-12
53) SIGRTMAX-11 54) SIGRTMAX-10 55) SIGRTMAX-9 56) SIGRTMAX-8 57) SIGRTMAX-7
58) SIGRTMAX-6 59) SIGRTMAX-5 60) SIGRTMAX-4 61) SIGRTMAX-3 62) SIGRTMAX-2
63) SIGRTMAX-1 64) SIGRTMAX
不存在编号为0的信号。其中1-31号信号称之为常规信号（也叫普通信号或标准信号），34-64称之为实时信号，驱动编程与硬件相关。名字上区别不大。而前32个名字各不相同。
信号4要素
与变量三要素类似的，每个信号也有其必备4要素，分别是：
1. 编号 2. 名称 3. 事件 4. 默认处理动作
可通过man 7 signal查看帮助文档获取。也可查看/usr/src/linux-headers-3.16.0-30/arch/s390/include/uapi/asm/signal.h
Signal Value Action Comment
────────────────────────────────────────────
SIGHUP 1 Term Hangup detected on controlling terminal or death of controlling process
SIGINT 2 Term Interrupt from keyboard
SIGQUIT 3 Core Quit from keyboard
SIGILL 4 Core Illegal Instruction
SIGFPE 8 Core Floating point exception
SIGKILL 9 Term Kill signal
SIGSEGV 11 Core Invalid memory reference
SIGPIPE 13 Term Broken pipe: write to pipe with no readers
SIGALRM 14 Term Timer signal from alarm(2)
SIGTERM 15 Term Termination signal
SIGUSR1 30,10,16 Term User-defined signal 1
SIGUSR2 31,12,17 Term User-defined signal 2
SIGCHLD 20,17,18 Ign Child stopped or terminated
SIGCONT 19,18,25 Cont Continue if stopped
SIGSTOP 17,19,23 Stop Stop process
SIGTSTP 18,20,24 Stop Stop typed at terminal
SIGTTIN 21,21,26 Stop Terminal input for background process
SIGTTOU 22,22,27 Stop Terminal output for background process
The signals SIGKILL and SIGSTOP cannot be caught, blocked, or ignored.
在标准信号中，有一些信号是有三个“Value”，第一个值通常对alpha和sparc架构有效，中间值针对x86、arm和其他架构，最后一个应用于mips架构。一个‘-’表示在对应架构上尚未定义该信号。
不同的操作系统定义了不同的系统信号。因此有些信号出现在Unix系统内，也出现在Linux中，而有的信号出现在FreeBSD或Mac OS中却没有出现在Linux下。这里我们只研究Linux系统中的信号。
默认动作：
Term：终止进程
Ign： 忽略信号 (默认即时对该种信号忽略操作)
Core：终止进程，生成Core文件。(查验进程死亡原因， 用于gdb调试)
Stop：停止（暂停）进程
Cont：继续运行进程
注意从man 7 signal帮助文档中可看到 : The signals SIGKILL and SIGSTOP cannot be caught, blocked, or ignored.
这里特别强调了9) SIGKILL 和19) SIGSTOP信号，不允许忽略和捕捉，只能执行默认动作。甚至不能将其设置为阻塞。
另外需清楚，只有每个信号所对应的事件发生了，该信号才会被递送(但不一定递达)，不应乱发信号！！
Linux常规信号一览表

1) SIGHUP: 当用户退出shell时，由该shell启动的所有进程将收到这个信号，默认动作为终止进程 2)
SIGINT：当用户按下了

#include <stdio.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int n = 0, flag = 0;void sys_err(char *str){    perror(str);    exit(1);}void do_sig_child(int num){    printf("I am child  %d\t%d\n", getpid(), n);    n += 2;    flag = 1;    sleep(1);}void do_sig_parent(int num){    printf("I am parent %d\t%d\n", getpid(), n);    n += 2;    flag = 1;    sleep(1);}int main(void){    pid_t pid;struct sigaction act;    if ((pid = fork()) < 0)        sys_err("fork");    else if (pid > 0) {             n = 1;        sleep(1);        act.sa_handler = do_sig_parent;        sigemptyset(&act.sa_mask);        act.sa_flags = 0;        sigaction(SIGUSR2, &act, NULL);             //注册自己的信号捕捉函数  父使用SIGUSR2信号        do_sig_parent(0);                                 while (1) {            /* wait for signal */;           if (flag == 1) {                         //父进程数数完成                kill(pid, SIGUSR1);                flag = 0;                        //标志已经给子进程发送完信号            }        }    } else if (pid == 0) {               n = 2;        act.sa_handler = do_sig_child;        sigemptyset(&act.sa_mask);        act.sa_flags = 0;        sigaction(SIGUSR1, &act, NULL);        while (1) {            /* waiting for a signal */;            if (flag == 1) {                kill(getppid(), SIGUSR2);                flag = 0;            }        }    }    return 0;}   

                                                                    【sync_process.c】示例中，通过flag变量标记程序实行进度。flag置1表示数数完成。flag置0表示给对方发送信号完成。问题出现的位置，在父子进程kill函数之后需要紧接着调用 flag，将其置0，标记信号已经发送。但，在这期间很有可能被kernel调度，失去执行权利，而对方获取了执行时间，通过发送信号回调捕捉函数，从而修改了全局的flag。

如何解决该问题呢？可以使用后续课程讲到的“锁”机制。当操作全局变量的时候，通过加锁、解锁来解决该问题。
现阶段，我们在编程期间如若使用全局变量，应在主观上注意全局变量的异步IO可能造成的问题。
可/不可重入函数
一个函数在被调用执行期间(尚未调用结束)，由于某种时序又被重复调用，称之为“重入”。根据函数实现的方法可分为“可重入函数”和“不可重入函数”两种。看如下时序。

显然，insert函数是不可重入函数，重入调用，会导致意外结果呈现。究其原因，是该函数内部实现使用了全局变量。

注意事项
1. 定义可重入函数，函数内不能含有全局变量及static变量，不能使用malloc、free
2. 信号捕捉函数应设计为可重入函数
3. 信号处理程序可以调用的可重入函数可参阅man 7 signal
4. 没有包含在上述列表中的函数大多是不可重入的，其原因为：
a) 使用静态数据结构
b) 调用了malloc或free
c) 是标准I/O函数
SIGCHLD信号
SIGCHLD的产生条件
子进程终止时
子进程接收到SIGSTOP信号停止时
子进程处在停止态，接受到SIGCONT后唤醒时
借助SIGCHLD信号回收子进程
子进程结束运行，其父进程会收到SIGCHLD信号。该信号的默认处理动作是忽略。可以捕捉该信号，在捕捉函数中完成子进程状态的回收。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/wait.h>#include <signal.h>void sys_err(char *str){    perror(str);    exit(1);}void do_sig_child(int signo){    int status;    pid_t pid;    while ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) {        if (WIFEXITED(status))            printf("child %d exit %d\n", pid, WEXITSTATUS(status));        else if (WIFSIGNALED(status))            printf("child %d cancel signal %d\n", pid, WTERMSIG(status));    }}int main(void){    pid_t pid;    int i;    for (i = 0; i < 10; i++) {        if ((pid = fork()) == 0)            break;        else if (pid < 0)            sys_err("fork");    }    if (pid == 0) {            int n = 1;        while (n--) {            printf("child ID %d\n", getpid());            sleep(1);        }        return i+1;    } else if (pid > 0) {        struct sigaction act;        act.sa_handler = do_sig_child;        sigemptyset(&act.sa_mask);        act.sa_flags = 0;        sigaction(SIGCHLD, &act, NULL);        while (1) {            printf("Parent ID %d\n", getpid());            sleep(1);        }    }    return 0;}

分析该例子。结合 17)SIGCHLD 信号默认动作，掌握父使用捕捉函数回收子进程的方式。 【sigchild.c】
如果每创建一个子进程后不使用sleep可以吗？可不可以将程序中，捕捉函数内部的while替换为if？为什么？
if ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) { … }
思考：信号不支持排队，当正在执行SIGCHLD捕捉函数时，再过来一个或多个SIGCHLD信号怎么办？
子进程结束status处理方式
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)
options
WNOHANG
没有子进程结束，立即返回
WUNTRACED
如果子进程由于被停止产生的SIGCHLD，waitpid则立即返回
WCONTINUED
如果子进程由于被SIGCONT唤醒而产生的SIGCHLD，waitpid则立即返回
获取status
WIFEXITED(status)
子进程正常exit终止，返回真
WEXITSTATUS(status)返回子进程正常退出值
WIFSIGNALED(status)
子进程被信号终止，返回真
WTERMSIG(status)返回终止子进程的信号值
WIFSTOPPED(status)
子进程被停止，返回真
WSTOPSIG(status)返回停止子进程的信号值
WIFCONTINUED(status)
SIGCHLD信号注意问题
1. 子进程继承了父进程的信号屏蔽字和信号处理动作，但子进程没有继承未决信号集spending。
2. 注意注册信号捕捉函数的位置。
3. 应该在fork之前，阻塞SIGCHLD信号。注册完捕捉函数后解除阻塞。
信号传参
发送信号传参
sigqueue函数对应kill函数，但可在向指定进程发送信号的同时携带参数

int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);成功：0；失败：-1，设置errno           union sigval {               int   sival_int;               void *sival_ptr;           };

向指定进程发送指定信号的同时，携带数据。但，如传地址，需注意，不同进程之间虚拟地址空间各自独立，将当前进程地址传递给另一进程没有实际意义。

捕捉函数传参

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);           struct sigaction {               void     (*sa_handler)(int);               void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);               sigset_t   sa_mask;               int       sa_flags;               void     (*sa_restorer)(void);           };

当注册信号捕捉函数，希望获取更多信号相关信息，不应使用sa_handler而应该使用sa_sigaction。但此时的sa_flags必须指定为SA_SIGINFO。siginfo_t是一个成员十分丰富的结构体类型，可以携带各种与信号相关的数据。

中断系统调用
系统调用可分为两类：慢速系统调用和其他系统调用。
1. 慢速系统调用：可能会使进程永远阻塞的一类。如果在阻塞期间收到一个信号，该系统调用就被中断,不再继续执行(早期)；也可以设定系统调用是否重启。如，read、write、pause、wait…
2. 其他系统调用：getpid、getppid、fork…
结合pause，回顾慢速系统调用：
慢速系统调用被中断的相关行为，实际上就是pause的行为： 如，read
① 想中断pause，信号不能被屏蔽。
② 信号的处理方式必须是捕捉 (默认、忽略都不可以)
③ 中断后返回-1， 设置errno为EINTR(表“被信号中断”)
可修改sa_flags参数来设置被信号中断后系统调用是否重启。SA_INTERRURT不重启。 SA_RESTART重启。
扩展了解：
sa_flags还有很多可选参数，适用于不同情况。如：捕捉到信号后，在执行捕捉函数期间，不希望自动阻塞该信号，可将sa_flags设置为SA_NODEFER，除非sa_mask中包含该信号。