Unix系统编程（）信号：概念和概述

这篇将一口气学完信号的基本概念，但是有很多的细节，所以篇幅较长，请做好心理准备。 （他大爷的，一口气没有学完，太懒了）

有以下主题：

• 各种不同信号及其用途
• 内核可能为进程产生信号的环境，以及某一进程向另一进程发送信号所使用的系统调用。
• 进程在默认情况下对信号的响应方式，以及进程改变对信号响应方式的手段，特别是借助于信号处理器程序的手段，即程序收到信号时自动去调用的函数，由程序员定义。
• 使用进程信号掩码来阻塞信号，以及等待信号的相关概念。
• 如何暂停进程的执行，并等待信号的到达。

起始信号的概念还是挺简单的，但是没有写过代码练习这块的内容。不知道Java编程中有没有信号这种东西。

概念和概述

信号是事件发生时对进程的通知机制。有时也称之为软件中断。信号与硬件中断的相似之处在于打断了程序执行的正常流程，大多数情况下，无法预测信号到达的精确时间。

一个（具有合适权限的）进程能够向另一进程发送信号。信号的这一用法可作为一种同步技术，甚至是进程间通信（IPC）的原始形式。进程也可以向自身发送信号。然而，发往进程的诸多信号，通常都是源于内核。
引发内核为进程产生信号的各类事件如下。

• 硬件发生异常，即硬件检测到一个错误条件并通知内核，随即再由内核发送相应信号给相关进程。硬件异常的例子包括执行一条异常的机器语言指令，诸如，被0除，或者引用了无法访问的内存区域。
• 用户键入了能够产生信号的终端特殊字符。其中包括中断字符（通常是Control-C）、暂停字符（通常是Control-Z）。
• 发生了软件事件。例如，针对文件描述符的输出变为有效，调整了终端窗口的大小，定时器到期，进程执行的CPU时间超限，或者该进程的某个子进程退出。

针对每个信号，都定义了一个唯一的（小）整数，从1开始顺序展开。<signal.h>以SIGxxxx形式的符号名对这些整数做了定义。由于每个信号的实际编号随系统不同而不同，所以在程序中总是使用这些符号名。例如，当用户键入中断字符时，将传递给进程SIGINT信号（信号编号为2）。

信号分为两大类。第一组用于内核向进程通知事件，构成所谓传统或者标准信号。Linux中标准信号的编号范围为1～31。另一组信号由实时信号构成，与标准信号的差异会在后面继续学习。

信号因某些事件而产生。信号产生后，会于稍后被传递给某一进程，而进程也会采取某些措施来来响应信号。在产生和到达期间，信号处于等待（pending）状态。

通常，一旦（内核）接下来要调度该进程运行，等待信号会马上送达，或者如果进程正在运行，则会立即传递信号（例如，进程向自身发送信号）。然而，有时需要确保一段代码不为传递来的信号所中断。为了做到这一点，可以将信号添加到进程的信号掩码中——目前会阻塞该组信号的到达。

如果所产生的信号属于阻塞之列，那么信号将保持等待状态，直至稍后对其解除阻塞（从信号掩码中移除）。进程可使用各种系统调用对其信号掩码添加和移除信号。

信号到达后，进程视具体信号执行如下默认操作之一。

• 忽略信号：也就是说，内核将信号丢弃，信号对进程没有产生任何影响（进程永远都不知道曾经出现过该信号）。
• 终止（杀死）进程：这有时是指进程异常终止，而不是进程因调用exit而发生的正常终止。
• 产生核心转储文件，同时进程终止：核心转储文件包含对进程虚拟内存的镜像，可将其加载到调试器中以检查进程终止时的状态。
• 停止进程：暂停进程的执行。
• 于之前暂停后再度恢复进程的执行。

除了根据特定信号而采取默认行为之外，程序也能改变信号到达时的响应行为。也将此称之为对信号的处置（disposition）设置。程序可以将对信号的处置设置为如下之一。

• 采取默认行为。这适用于撤销之前对信号处置的修改、恢复其默认处置的场景。
• 忽略信号。这适用于默认行为为终止进程的信号。
• 执行信号处理器程序。

信号处理器程序是由程序员编写的函数，用于为响应传递来的信号而执行适当任务。例如，shell为SIGINT信号（由中断字符串Control-C产生）提供了一个处理器程序，令其停止当前正在执行的工作，并将控制返回到（shell的）主输入循环，并再次向用户呈现shell提示符。通知内核应当去调用某一处理器程序的行为，通常称之为安装或者建立信号处理器程序。调用信号处理器程序以响应传递来的信号，则称之为信号已处理（handled），或者已捕获（caught）。

请注意，无法将信号处置设置为终止进程或者核心转储（除非这是对信号的默认处置）。效果最为近似的是为信号安装一个处理器程序，并于其中调用exit或者abort。abort函数为进程产生一个SIGABRT信号，该信号将引发进程转储核心文件并终止。

Linux特有的/proc/PID/status文件包含有各种位掩码字段，通过检查这些掩码可以确定进程对信号的处理。位掩码以十六进制数形式显示，最低有效位代表信号1，相临的左边一位代表信号2，以此类推。这些字段分别为SigPnd（基于线程的等待信号）、ShdPnd（进程级等待信号，始于Linux 2.6）、SigBlk（阻塞信号）、SigIgn（忽略信号）和SigCgt（捕获信号）。

信号在UNIX实现中出现很早，诞生之后又历经变革。在早期实现中，信号在特定场景下可能会丢失（即，没有传递到目标进程）。此外，尽管系统提供了关键代码时阻塞信号传递的机制，但阻塞有时也不大可靠。4.2BSD利用所谓可靠信号（可靠信号实现的？）解决了这些问题。（BSD在创新上还更进一步，增加了额外信号来支持shell作业控制。）

System V后来也为信号增加了可靠语义，但采用的模型与BSD无法兼容。这一不兼容性直到POSIX.1-1990标准出台后才得以解决。该标准针对可靠信号所采用的规范主要基于BSD模型。