Linux系统编程（21）——信号的产生

1、通过终端按键产生信号

通过上一篇我们知道了SIGINT的默认处理动作是终止进程，SIGQUIT的默认处理动作是终止进程并且Core Dump，现在我们来验证一下。

首先解释什么是Core Dump。当一个进程要异常终止时，可以选择把进程的用户空间内存数据全部保存到磁盘上，文件名通常是core，这叫做Core Dump。进程异常终止通常是因为有Bug，比如非法内存访问导致段错误，事后可以用调试器检查core文件以查清错误原因，这叫做Post-mortem Debug。一个进程允许产生多大的core文件取决于进程的Resource Limit（这个信息保存在PCB中）。默认是不允许产生core文件的，因为core文件中可能包含用户密码等敏感信息，不安全。在开发调试阶段可以用ulimit命令改变这个限制，允许产生core文件。

首先用ulimit命令改变Shell进程的Resource Limit，允许core文件最大为1024K：

$ ulimit -c 1024

然后写一个死循环程序：

#include <unistd.h>

int main(void)
{
         while(1);
         return0;
}

前台运行这个程序，然后在终端键入Ctrl-C或Ctrl-\：

coreulimit命令改变了Shell进程的ResourceLimit，test进程的PCB由Shell进程复制而来，所以也具有和Shell进程相同的Resource Limit值，这样就可以产生Core Dump了。

2、调用系统函数向进程发信号

仍以上面的死循环程序为例，首先在后台执行这个程序，然后用kill命令给它发SIGSEGV信号。

$ ./ test &
[1] 7940
$ kill -SIGSEGV 7940
$（再次回车）
[1]+ Segmentation fault      (core dumped) ./ test

7940是test进程的id。之所以要再次回车才显示Segmentationfault，是因为在7940进程终止掉之前已经回到了Shell提示符等待用户输入下一条命令，Shell不希望Segmentation fault信息和用户的输入交错在一起，所以等用户输入命令之后才显示。指定某种信号的kill命令可以有多种写法，上面的命令还可以写成kill -SEGV 7940或kill -11 7940，11是信号SIGSEGV的编号。以往遇到的段错误都是由非法内存访问产生的，而这个程序本身没错，给它发SIGSEGV也能产生段错误。

kill命令是调用kill函数实现的。kill函数可以给一个指定的进程发送指定的信号。raise函数可以给当前进程发送指定的信号（自己给自己发信号）。

#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int signo);
int raise(int signo);

这两个函数都是成功返回0，错误返回-1。

abort函数使当前进程接收到SIGABRT信号而异常终止。

#include <stdlib.h>
void abort(void);

就像exit函数一样，abort函数总是会成功的，所以没有返回值。

3、 由软件条件产生信号

发送信号的主要函数有：kill()、raise()、 sigqueue()、alarm()、setitimer()以及abort()。

1、kill()

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid,int signo)

参数pid的值  信号的接收进程

pid>0        进程ID为pid的进程

pid=0        同一个进程组的进程

pid<0 pid!=-1   进程组ID为 -pid的所有进程

pid=-1       除发送进程自身外，所有进程ID大于1的进程

Sinno是信号值，当为0时（即空信号），实际不发送任何信号，但照常进行错误检查，因此，可用于检查目标进程是否存在，以及当前进程是否具有向目标发送信号的权限（root权限的进程可以向任何进程发送信号，非root权限的进程只能向属于同一个session或者同一个用户的进程发送信号）。

Kill()最常用于pid>0时的信号发送，调用成功返回0； 否则，返回 -1。 注：对于pid<0时的情况，对于哪些进程将接受信号，各种版本说法不一，其实很简单，参阅内核源码kernal/signal.c即可，上表中的规则是参考red hat 7.2。

2、raise（）

#include <signal.h>
int raise(int signo)

向进程本身发送信号，参数为即将发送的信号值。调用成功返回 0；否则，返回 -1。

3、sigqueue（）

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int sigqueue(pid_t pid, int sig, constunion sigval val)

调用成功返回 0；否则，返回 -1。

sigqueue()是比较新的发送信号系统调用，主要是针对实时信号提出的（当然也支持前32种），支持信号带有参数，与函数sigaction()配合使用。

sigqueue的第一个参数是指定接收信号的进程ID，第二个参数确定即将发送的信号，第三个参数是一个联合数据结构union sigval，指定了信号传递的参数，即通常所说的4字节值。

        typedef union sigval {
                 int  sival_int;
                 void *sival_ptr;
        }sigval_t;

sigqueue()比kill()传递了更多的附加信息，但sigqueue()只能向一个进程发送信号，而不能发送信号给一个进程组。如果signo=0，将会执行错误检查，但实际上不发送任何信号，0值信号可用于检查pid的有效性以及当前进程是否有权限向目标进程发送信号。

在调用sigqueue时，sigval_t指定的信息会拷贝到3参数信号处理函数（3参数信号处理函数指的是信号处理函数由sigaction安装，并设定了sa_sigaction指针，稍后将阐述）的siginfo_t结构中，这样信号处理函数就可以处理这些信息了。由于sigqueue系统调用支持发送带参数信号，所以比kill()系统调用的功能要灵活和强大得多。

注：sigqueue（）发送非实时信号时，第三个参数包含的信息仍然能够传递给信号处理函数； sigqueue（）发送非实时信号时，仍然不支持排队，即在信号处理函数执行过程中到来的所有相同信号，都被合并为一个信号。

4、alarm（）

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds)

专门为SIGALRM信号而设，在指定的时间seconds秒后，将向进程本身发送SIGALRM信号，又称为闹钟时间。进程调用alarm后，任何以前的alarm()调用都将无效。如果参数seconds为零，那么进程内将不再包含任何闹钟时间。

返回值，如果调用alarm（）前，进程中已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。

调用alarm函数可以设定一个闹钟，也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号，该信号的默认处理动作是终止当前进程。这个函数的返回值是0或者是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。打个比方，某人要小睡一觉，设定闹钟为30分钟之后响，20分钟后被人吵醒了，还想多睡一会儿，于是重新设定闹钟为15分钟之后响，“以前设定的闹钟时间还余下的时间”就是10分钟。如果seconds值为0，表示取消以前设定的闹钟，函数的返回值仍然是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
         intcounter;
         alarm(1);
         for(counter=0;1; counter++)
                   printf("counter=%d", counter);
         return0;
}

这个程序的作用是1秒钟之内不停地数数，1秒钟到了就被SIGALRM信号终止。

5、setitimer（）

#include <sys/time.h>
int setitimer(int which, const structitimerval *value, struct itimerval *ovalue));

setitimer()比alarm功能强大，支持3种类型的定时器：

ITIMER_REAL：       设定绝对时间；经过指定的时间后，内核将发送SIGALRM信号给本进程；

ITIMER_VIRTUAL 设定程序执行时间；经过指定的时间后，内核将发送SIGVTALRM信号给本进程；

ITIMER_PROF 设定进程执行以及内核因本进程而消耗的时间和，经过指定的时间后，内核将发送ITIMER_VIRTUAL信号给本进程；

Setitimer()第一个参数which指定定时器类型（上面三种之一）；第二个参数是结构itimerval的一个实例，结构itimerval形式见附录1。第三个参数可不做处理。

Setitimer()调用成功返回0，否则返回-1。

6、abort()

#include <stdlib.h>
void abort(void);

向进程发送SIGABORT信号，默认情况下进程会异常退出，当然可定义自己的信号处理函数。即使SIGABORT被进程设置为阻塞信号，调用abort()后，SIGABORT仍然能被进程接收。该函数无返回值。