Linux信号机制详解：进程间通信的核心 从入门到实践：掌握信号处理与系统编程

2. 常见信号及其作用

Linux定义了数十种信号，每个信号都有唯一的编号和默认处理方式。以下是一些开发中常用的信号：

• SIGINT (2)：终端中断，通常由Ctrl+C触发，默认终止进程。
• SIGTERM (15)：终止信号，用于请求进程正常退出，可以被捕获或忽略。
• SIGKILL (9)：强制杀死进程，不可被捕获或忽略。
• SIGUSR1 (10) 和 SIGUSR2 (12)：用户自定义信号，可用于应用层逻辑。
• SIGCHLD (17)：子进程状态改变时发送给父进程。

理解这些信号的行为，是掌握信号处理的基础。

3. 信号的生命周期

一个信号从产生到被进程处理，通常经历以下几个阶段：

1. 产生：发生特定事件（如硬件异常、键盘输入、kill调用）。
2. 注册：内核将信号添加到目标进程的PCB（进程控制块）中。
3. 递送：内核在合适的时机（如进程从内核态返回用户态）检查并递送信号。
4. 处理：执行信号对应的动作（默认、忽略或自定义函数）。

值得注意的是，如果信号被阻塞（加入信号掩码），则信号会停留在等待队列中，直到解除阻塞才递送。

4. 信号处理方式

进程可以通过以下三种方式响应信号：

• 默认处理：执行系统预定义动作（如终止、停止、忽略）。
• 忽略信号：内核直接丢弃信号，但SIGKILL和SIGSTOP不可忽略。
• 自定义捕获：通过signal()或sigaction()注册处理函数。

5. 发送信号的函数

Linux提供了多种系统调用来发送信号：

• kill(pid_t pid, int sig)：向指定进程或进程组发送信号。
• raise(int sig)：向自身发送信号。
• sigqueue()：支持发送实时信号并携带附加数据。

例如，使用kill(getpid(), SIGUSR1)即可向当前进程发送SIGUSR1信号。

6. 信号集与信号掩码

信号集（signal set）用于表示一组信号，通常与信号掩码配合使用。信号掩码定义了当前阻塞的信号集合。常用操作包括：

• sigemptyset()、sigfillset()：初始化信号集。
• sigaddset()、sigdelset()：添加/删除信号。
• sigprocmask()：设置或检查当前信号掩码。
• sigsuspend()：原子性地修改掩码并等待信号。

通过信号集操作，进程可以精细控制哪些信号暂时不处理，避免临界区被中断。

7. 实例：简单的信号处理程序

#include #include #include void handler(int sig) {    printf("捕获到信号 %d", sig);}int main() {    // 注册SIGUSR1的处理函数    signal(SIGUSR1, handler);    printf("进程PID: %d，等待信号...", getpid());    while(1) {        pause(); // 等待信号    }    return 0;}  

运行该程序后，在另一个终端使用kill -USR1 PID发送信号，程序将打印信息。这个例子展示了基本的信号处理流程。

8. 总结

Linux信号机制是进程间通信的轻量级工具，它提供了一种异步事件通知方式。掌握信号的产生、注册、递送和处理，以及信号集和阻塞操作，对于编写健壮的系统程序至关重要。无论是守护进程的平滑重启，还是多进程协作，信号都扮演着关键角色。希望本文能帮助你深入理解这一核心机制。