Linux——信号

前言：本文主要介绍信号是什么，信号的产生以及核心转储的机制。

一、信号

1）信号是什么

信号，又称为软中断信号，是Linux系统响应某些条件而产生的一个事件。是操作系统向一个进程或者线程发送的一种异步通知，用于通知该进程或线程某种事件已经发生，需要其做出相应的处理。

在进程接收到信号以后，一般有以下三种处理方式

1.忽略信号：即不对信号该信号做任何处理。

2.执行默认处理：在没有自定义处理信号的情况下，执行信号的默认操作，linux下信号的默认操作一般都会终止进程的运行。

3.捕获信号：自定义在接收某一信号时对该信号进行处理。

2）信号的分类

在linux下面，可以使用kill -l 查看常见的信号。其中，前31个为非实时信号，亦称为不可靠信号，是在signal.h下定义的宏，其前面的数字即为其值；后31个为实时信号，也叫做可靠信号，相对于前31个，其特性是当信号被处理时，进程会不受cpu时间片限制，直至完成对信号的处理。

二、信号的使用

1）信号的产生

1.1使用kill产生信号

kill -信号编号/信号宏 进程PID

例如，通过发送SIGINT方式终止PID为1166259的进程

1.2使用键盘产生信号

通过键盘可以向前台进程发送信号，例如，ctrl+c对应的是2号信号；ctrl+\对应的是3号信号

1.3系统调用产生信号

kill系统调用

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
//作用:向指定进程发送指定信号
//pid:目标进程的pid
//sig:需要发送的信号
//返回值:如果发送成功，返回值为0，否则为-1

raise系统调用

#include <signal.h>
int raise(int sig);//作用是向调用者发送指定信号
//sig:指定信号

absort系统调用

#include <stdlib.h>
void abort(void);
//作用是向调用者发送6号信号

1.4软件条件产生信号

在系统调用中，存在alarm闹钟，当设定的时间结束，系统会发送14号SIGALRM信号至调用者。

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);//作用是定时结束后操作系统会发送SIGALRM信号到调用者
//seconds:指定定时时长，如果second为0，则立即停止计时，并且发送信号
//返回值:返回上一次未完成计时的剩余时长

int main()
{int cnt = 0;alarm(5);while(true){cout<<++cnt<<endl;sleep(1);if(cnt == 3){int ret = alarm(0);cout<<"ret is: "<<ret<<endl;break;}}
}

时钟提前终止，返回值为上一轮时钟的剩余时间

此外，还有例如管道通信中，读端被关闭后，操作系统会发送13号信号至写端使其关闭也属于软件条件产生信号。

1.5异常产生信号

代码在运行过程中如果出现异常，根据异常类型的不同，会在cpu的EFLAGS(标志寄存器)中将溢出标志位修改，并且告知操作系统，操作系统再向进程发送异常信号。

写的代码在运行过程中出现异常，例如下面除0异常，在不退出进程的情况下，cpu会一直存在异常并且告知操作系统，操作系统会一直向进程发送8号信号。

void handler(int sig)
{cout<<"get a sig: "<<sig<<endl;
}int main()
{signal(SIGFPE,handler);int a = 1;a/= 0;while(1){sleep(1);    }
}

除此之外，野指针造成的段错误会导致11号信号异常。

在对野指针指向的内存进行访问时，cpu会调用CR3(存放页表首地址的物理地址)中的内存与虚拟地址进行处理，如果MMU(内存管理单元，用于虚拟地址到物理地址的映射)在映射过程中如果出现异常(例如权限问题，越界问题等)，就会将野指针存到CR2寄存器当中，并且告知操作系统发生异常，操作系统向进程发送异常信号11。

2）信号的发送/写入

在linux底层pcb(进程控制模块)中，存在一个字段为sigending,其类型为32位的整型，其每一位代表一种信号，1表示有该信号，0表示无该信号，当信号传入该进程时，会将进程中sigendiing变量的对应位置1，后续进程再对信号进行处理。例如，向该进程发送2号信号，即把sigending的第二位置1。

从而可以得知，发送信号的过程其实就是修改进程里面的signending变量对应位的状态，该操作只能由操作系统完成。所以无论以上哪种方式产生信号，都需要操作系统介入，将信号写入到对应进程的pcb当中。

三、Core和core文件

1）Core 和 Term的区别

在31种普通信号中，大部分信号的默认行为是终止进程，而终止进程又一般分成两类：Core和Term,例如SIGABRT的终止操作为Core，而SIGALRM的终止操作为Term。其区别是当core dump功能开启时，Core方式终止会生成一个异常信息文件，调试时可以直接打开该文件提示程序异常信息。

2）dump core标志位

在进程等待时，wait和waitpid接口中都有一个参数int *wstatus ,其低16位作用是记录进程退出信息，在正常终止的情况下，高8位为其状态码，表示退出状态；低8位为0，表示其终止信号。在进程被信号终止的情况下，高8位不使用，第9位表示core dump是否启用，低7位表示终止信号。当dumpcore标志位为1表示打开coredump(核心转储)功能，生成一个core文件，包含与调试有关的核心数据。