信号从哪来？到哪去？——Linux信号的产生方式与保存机制 （小白也能看懂的Linux信号机制教程）

信号从哪来？到哪去？——Linux信号的产生方式与保存机制 （小白也能看懂的Linux信号机制教程）

在Linux系统中，信号是一种进程间通信的异步通知机制，用于通知进程发生了某个事件。对于初学者来说，信号可能有点抽象，但别担心，本文将带你一步步了解Linux信号的来龙去脉——它从哪里产生，又在哪里被保存，最终如何处理。读完这篇文章，你将对信号产生、信号保存以及信号处理有一个清晰的认识。

一、信号是什么？

想象一下，你正在厨房做饭，突然手机响了——这是一个信号，告诉你有人找你。你可以选择接电话（处理信号），或者忽略它（阻塞信号），或者等会儿再回拨（暂缓处理）。Linux系统中的信号也是类似的，它是软件层次上对中断机制的一种模拟，用于处理异步事件。每个信号都有一个唯一的编号和名称，例如 SIGINT (2) 表示中断信号，通常由 Ctrl+C 产生。

二、信号的产生方式：它们从哪儿来？

信号产生指的是触发信号的事件发生，从而让目标进程收到信号。根据来源不同，可以归纳为以下几种：

• 硬件异常产生信号：比如进程执行了除0操作，CPU会触发异常，内核将该异常转换为 SIGFPE (浮点异常) 信号发送给进程。再如访问非法内存地址，会产生 SIGSEGV (段错误) 信号。
• 软件条件产生信号：某些软件条件满足时也会产生信号。例如，当通过管道读一个已经关闭的写端时，内核会向进程发送 SIGPIPE 信号；或者用 alarm() 设置的定时器超时，会产生 SIGALRM 信号。
• 用户操作产生信号：最常见的是用户在终端按下 Ctrl+C，内核会向前台进程组发送 SIGINT 信号；按下 Ctrl+\ 发送 SIGQUIT 信号。
• 系统调用产生信号：进程可以通过系统调用如 kill()、raise() 等主动向其他进程或自身发送信号。这为进程间通信提供了一种简单的方式。

▲ 图1：Linux信号的几种主要产生方式

三、信号的保存机制：它们到哪儿去？

信号产生后，并不会立即被处理，而是先由内核保存在目标进程的进程控制块（PCB）中。每个进程都有三个与信号相关的关键表：pending集、block集和handler表。它们共同构成了信号保存机制。

• pending（未决信号集）：这是一个位图，记录哪些信号已经产生但尚未被处理。当信号产生时，内核会在目标进程的pending位图中将该信号对应的位置1。如果同一个信号多次产生，通常只记录一次（标准信号不支持排队），但实时信号可以排队。
• block（阻塞信号集/信号屏蔽字）：这也是一个位图，记录哪些信号当前被进程阻塞（即进程暂时不想处理这些信号）。如果信号在block集中被设置为1，那么即使该信号产生了（pending对应位为1），进程也不会立即处理它，直到该信号被解除阻塞。被阻塞的信号一直停留在pending集中。
• handler（信号处理函数表）：这是一个函数指针数组，每个信号对应一个处理方式。默认情况下，每个信号都有默认处理动作（如终止、忽略、停止等）。进程可以通过 signal() 或 sigaction() 系统调用修改某个信号的处理函数，实现自定义的信号处理逻辑。

这三个表协同工作：当内核准备将信号递送给进程时，会检查信号的block位。如果被阻塞，信号就停留在pending状态；否则，进程会执行对应的handler（或默认操作）。这种设计保证了进程可以灵活地控制信号的到来时机，避免在关键时刻被打断。

四、总结：信号的生命周期

现在我们可以回答标题的问题了：信号从硬件异常、软件条件、用户操作或系统调用中来，然后被内核保存在进程的pending集中（同时受block集影响），最后在合适的时机由进程根据handler表进行信号处理。整个过程体现了Linux系统对异步事件优雅而高效的管理。

希望这篇文章能帮你理清Linux信号的基本概念。如果你在实践中遇到信号相关问题，可以多查阅 man 7 signal 获取更多细节。