1.信號是什么？

信號其實就是一個軟體中斷，

例：

1. 輸入命令，在Shell下啟動一個前臺行程，
2. 用戶按下Ctrl-C，鍵盤輸入產生一個硬體中斷，
3. 如果CPU當前正在執行這個行程的代碼，則該行程的用戶空間代碼暫停執行， CPU從用戶
   態切換到內核態處理硬體中斷，
4. 終端驅動程式將Ctrl-C解釋成一個SIGINT信號，記在該行程的PCB中（也可以說發送了一
   個SIGINT信號給該行程），
5. 當某個時刻要從內核回傳到該行程的用戶空間代碼繼續執行之前，首先處理PCB中記錄的
   信號，發現有一個SIGINT信號待處理，而這個信號的默認處理動作是終止行程，所以直接
   終止行程而不再回傳它的用戶空間代碼執行，

在這個例子中，由ctrl+c產生的硬體中斷就是一個信號，Ctrl+C產生的信號只能發送給前臺行程，命令后加&就可放到后臺運行，
Shell可同時運行一個前臺行程和任意多個后臺行程，只有前臺行程才能接受到像CTRL+C這種控制鍵產生的信號，

2.信號的種類

使用命令查看：kill -l

非可靠信號：1~31號信號，信號可能會丟失
可靠信號：34~64號信號，信號不可能丟失

SIGHUP：1號信號，Hangup detected on controlling terminal or death of controlling process（在控制終端上掛起信號，或讓行程結束），ation：term

SIGINT：2號信號，Interrupt from keyboard（鍵盤輸入中斷，ctrl + c ），action：term

SIGQUIT：3號信號，Quit from keyboard（鍵盤輸入退出，ctrl+ | ），action：core，產生core dump檔案

SIGABRT：6號信號，Abort signal from abort(3)（非正常終止，double free），action：core

SIGKILL：9號信號，Kill signal（殺死行程信號），action：term，該信號不能被阻塞、忽略、自定義處理

SIGSEGV：11號信號，Invalid memory reference（無效的記憶體參考，解參考空指標、記憶體越界訪問），action：core

SIGPIPE：13號信號，Broken pipe: write to pipe with no readers（管道中止: 寫入無人讀取的管道，會導致管道破裂），action：term

SIGCHLD：17號信號，Child stopped or terminated（子行程發送給父行程的信號，但該信號為忽略處理的）

SIGSTOP：19號信號，Stop process（停止行程），action：stop

SIGTSTP：20號信號，Stop typed at terminal（終端上發出的停止信號，ctrl + z），action：stop

具體的信號采取的動作和詳細資訊可查看：man 7 signal

3.信號的產生

3.1硬體產生

硬體產生即通過終端按鍵產生的信號：

1. ctrl + c：SIGINT(2)，發送給前臺行程，& 行程放到后臺運行，fg 把剛剛放到后臺的行程，再放到前臺來運行
2. ctrl + z：SIGTSTP(20)，一般不用，除非有特定場景
3. ctrl + | ：SIGQUIT(3)，產生core dump檔案

產生core dump檔案的條件：

1. 當前OS一定不要限制core dump檔案的大小，ulimit -a
2. 磁盤空間要足夠
3. 如何產生：
   3.1 解參考空指標，收到11號信號，產生core dump檔案
   3.2 記憶體訪問越界，程式一旦崩潰，就會收到11號信號，也就會產生core dump檔案
   3.3 double free，收到6號信號，并產生core dump，
   3.4 free（NULL），不會崩潰

3.2軟體產生

軟體產生即呼叫系統函式向行程發信號

1. kill函式

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
引數解釋：
pid：行程號
sig：要發送的信號值
回傳值：成功回傳0，失敗回傳-1，并設定錯誤

2. kill命令：kill -[信號] pid，
3. abort：void abort(void);，收到6號信號，誰呼叫該函式，誰就收到信號
4. alarm：unsigned int alarm(unsigned int seconds);，收到14號信號，告訴內核在seconds秒后給行程發送SIGALRM信號，該信號默認處理動作為終止當前行程，

4.信號的注冊

信號注冊又分為可靠信號的注冊和非可靠信號的注冊，
信號注冊實際上是一個位圖和一個sigqueue佇列，

4.1非可靠信號的注冊

當行程收到非可靠信號時：

1. 將非可靠信號對應的位元位置為1
2. 添加sigqueue節點到sigqueue佇列當中，但是，在添加sigqueue節點的時候，佇列當中已然有了該信號的sigqueue節點，則不添加

4.2可靠信號的注冊

當行程所受到可靠信號時：

1. 在sig位圖中更改信號對應的位元位為1
2. 不論之前sigqueue佇列中是否存在該信號的sigqueue節點，都再次添加sigqueue節點到sigqueue佇列當中去

5.信號的注銷

5.1非可靠信號的注銷

1. 信號對應的位元位從1置為0
2. 將該信號的sigqueue節點從sigqueue佇列當中進行出隊操作

5.2可靠信號的注銷

1. 將該信號的sigqueue節點從sigqueue佇列當中進行出隊操作
2. 需要判斷sigqueue佇列當中是否還有相同的sigqueue節點：
   ①沒有了：信號位元位從1置為0
   ②還有：不會更改sig位圖中的位元位

6.信號阻塞

6.1信號是怎樣阻塞的？

1. 信號的阻塞，并不會干擾信號的注冊，信號能注冊，但不能被立即處理，
2. 將block位圖中對應的信號位元位置為1，表示阻塞該信號
3. 行程收到該信號，還是一如既往的注冊
4. 當行程進入到內核空間，準備回傳用戶空間的時候，呼叫do_signal函式，就不會立即去處理該信號了
5. 當該信號不被阻塞后，就可以進行處理了

6.2sigprocmask

函式原型：int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
引數解釋：

1. how，該做什么樣的操作
   SIG_BLOCK：設定信號為阻塞
   SIG_UNBLOCK：解除信號阻塞
   SIG_SETMASK：替換阻塞位圖
2. set：用來設定阻塞位圖
   SIG_BLOCK：設定某個信號為阻塞，block（new） = block（old） | set
   SIG_UNBLOCK：解除某個信號阻塞，block（new）= block（old） & （~set）
   SIG_SETMASK：替換阻塞位圖，block（new）= set
3. oldset：原來的阻塞位圖

例：下述例子，信號全部被阻塞，采用kill -9，將該行程結束掉

7.信號未決

7.1未決概念

實際執行信號的處理動作稱為信號遞達（Delivery），信號從產生到遞達之間的狀態，稱為信號未決（Pending），
行程可以選擇阻塞（Block）某個信號，被阻塞的信號產生時將保持在未決狀態，直到行程解除對此信號的阻塞，才執行遞達的動作，注意，阻塞和忽略是不同的，只要信號被阻塞就不會遞達，而忽略是、在遞達之后可選的一種處理動作，

7.2sigpending

函式原型：int sigpending(sigset_t *set);
讀取當前行程的未決信號集，通過set引數傳出，呼叫成功回傳0，出錯回傳-1.

例：

8.信號的處理方式

每個信號都有兩個標志位分別表示阻塞和未決，還有一個函式指標表示處理動作，

在上述例子中：

1. SIGHUP信號未阻塞也未產生過，當它遞達時執行默認處理動作，
2. SIGINT信號產生過，但正在被阻塞，所以暫時不能遞達，雖然它的處理動作是忽略，但在沒有解除阻塞之前不能忽略這個信號，因為行程仍有機會改變處理動作之后再解除阻塞，
3. SIGQUIT信號未產生過，一旦產生SIGQUIT信號將被阻塞，它的處理動作是用戶自定義函式sighandler，

8.1signal函式

該函式可以更改信號的處理動作，

typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
引數解釋：

1. signum：更改的信號值
2. handler：函式指標，要更改的動作是什么

實際上，該函式內部也呼叫了sigaction函式，

8.2sigaction函式

讀取和修改與指定信號相關聯的處理動作，

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
引數解釋：

1. signum：待更改的信號值

struct sigaction結構體：

void     (*sa_handler)(int);//函式指標，保存了內核對信號的處理方式
void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);//
sigset_t   sa_mask;//保存的是當行程在處理信號的時候，收到的信號
int        sa_flags;//SA_SIGINFO，OS在處理信號的時候，呼叫的就是sa_sigaction函式指標當中
//保存的值0，在處理信號的時候，呼叫sa_handler保存的函式
void     (*sa_restorer)(void);

例：

8.3自定義信號處理的流程

1. task_struct結構體中有一個struct sighand_struct結構體，
2. struct sighand_struct結構體有一個struct k_sigaction action[_NSIG]結構體陣列，
3. 該陣列中，其中的_sighandler_t sa_handler保存的是信號的處理方式，通過改變其指向，可以實作我們對自定義信號的處理，

9.信號的捕捉

9.1信號捕捉的條件

如果信號的處理動作是用戶自定義函式，在信號遞達時就呼叫這個函式，這就稱為信號捕捉，

9.2信號捕捉流程

內核態回傳用戶態會呼叫do_signal函式，兩種情況：

1. 無信號：sys_return函式，回傳用戶態
2. 有信號：先處理信號，信號回傳，再呼叫do_signal函式

例：

1. 程式注冊了SIGQUIT信號的處理函式sighandler，
2. 當前正在執行main函式，這時發生中斷或例外切換到內核態，
3. 在中斷處理完畢后要回傳用戶態的main函式之前檢查到有信號SIGQUIT遞達，
4. 內核決定回傳用戶態后不是恢復main函式的背景關系繼續執行，而是執行sighandler函式， sighandler和main函式使用不同的堆疊空間，它們之間不存在呼叫和被呼叫的關系，是兩個獨立的控制流程，
5. sighandler函式回傳后自動執行特殊的系統呼叫sigreturn再次進入內核態，
6. 如果沒有新的信號要遞達，這次再回傳用戶態就是恢復main函式的背景關系繼續執行了，

10.常用信號集操作函式

int sigemptyset(sigset_t *set);：//將位元位圖全置為0

int sigfillset(sigset_t *set);//將位元位圖全置為1

int sigaddset(sigset_t *set, int signum);//將該set位圖，多少號信號置為1

int sigdelset(sigset_t *set, int signum);//將該set位圖，多少號信號置為0

int sigismember(const sigset_t *set, int signum);//信號signum是否是set位圖中的信號

11.SIGCHLD信號

該信號是子行程在結束是發送給父行程的信號，但是該信號的處理方式是默認處理的，
父行程對子行程發送過來的SIGCHLD信號進行了忽略處理，就會導致子行程成為僵尸行程，

可以自定義該信號的處理方式：

指令查看后臺：ps aux | grep ./fork