Linux信号机制是操作系统内核中用于进程间通信和异常处理的一种机制。它允许一个进程向另一个进程发送消息,这些消息可以是关于特定事件的通知,或者是请求执行特定操作的命令。在Linux系统中,信号机制是基于POSIX标准的,因此在不同的Unix-like系统中具有良好的兼容性。
信号在Linux中的主要功能包括:
1. 异常处理:当进程遇到错误或异常情况时,如除以零、非法指令等,系统会自动发送相应的信号给进程,如SIGFPE(浮点异常)和SIGSEGV(段错误)。
2. 通知进程:进程可以通过发送信号来告知其他进程发生了某些事件,比如SIGCHLD(子进程结束)和SIGUSR1/USR2(用户自定义信号)。
3. 进程控制:信号可以用于终止、暂停或继续进程。例如,SIGKILL和SIGTERM用于无条件和有条件地结束进程,SIGSTOP和SIGCONT用于暂停和恢复进程。
4. 时间超时和资源限制:系统定时器可以触发信号,如SIGALRM(定时器到期),而资源使用超限也会发送信号,如SIGXCPU(CPU时间限制)和SIGXFSZ(文件大小限制)。
信号的种类:
- SIGHUP(挂断):通常用于通知进程其控制终端已关闭。
- SIGINT(中断):用户按下Ctrl+C,进程接收到后通常会退出。
- SIGQUIT(退出并打印堆栈跟踪):用户按下Ctrl+\,类似于SIGINT,但会生成核心转储文件。
- SIGKILL(强制结束):无法被捕获、忽略或重定向,立即结束进程。
- SIGTERM(请求结束):可被进程捕获和忽略,通常用于优雅地结束进程。
- SIGSTOP(停止)和SIGCONT(继续):不能被捕获、忽略或重定向,分别用于暂停和恢复进程。
- SIGCHLD(子进程状态改变):父进程通过此信号得知子进程的状态变化,如退出或停止。
- SIGSEGV(无效的内存访问):通常由于非法内存访问导致。
- SIGFPE(浮点运算异常):如除以零、溢出等。
- SIGALRM(定时器到期):由alarm()函数设置的定时器触发。
处理信号的方式:
- 忽略信号:使用signal()或sigaction()函数,设置信号处理函数为SIG_IGN。
- 捕获信号:设置信号处理函数,执行特定的操作。
- 默认行为:不设置处理函数,进程将按照默认方式响应信号,如终止或忽略。
信号传递:
- 发送信号:kill()和raise()函数用于进程间发送信号,kill(-1)会发送信号给所有进程。
- 信号掩码:每个进程都有一个信号掩码,用于暂时阻止某些信号的接收,使用sigprocmask()函数进行管理。
在实际编程中,了解和正确使用Linux信号机制对于编写健壮、可维护的多进程程序至关重要。开发者需要考虑到信号的安全性、顺序问题以及可能的竞态条件。通过合理的信号处理策略,可以实现更高效、可控的进程交互。