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Linux——信号（1）信号的产生

news 来源：原创 2025/8/19 2:00:29

我们在讲进程的多种状态时提到过，一个进程的退出有三种情况：正常退出，结果出错退出（代码也执行完了），异常终止退出（代码未执行完），其中最后一种退出相当于进程在运行时，突然收到某个”消息“，使自己不得不终止运行，这种”消息“就是信号。本文我们主要讲到什么是信号、产生的方式以及应用情景等。

一、什么是信号

在生活中，我们也会有很多信号，比如下课铃响了我们知道下课了，绿灯来了我们知道该走了，也就是说，它们在向我们发出某种消息，使得我们去做一些事情，在操作系统中也类似，信号就是其他进程，向目标进程发送异步事件的一种方式。所谓异步，就是指目标进程自己也不知道这个信号什么时候来，突然、随时的情况。

二、关于信号你需要知道的一些知识

1.我们如何识别信号呢？

识别信号是内置的。进程认识信号，是程序内置的特性。就相当于我们从小就被告知红灯停绿灯行

2.信号产生后该如何处理知道吗？如果没有产生，信号又该如何处理知道吗？

全都知道！因为信号处理的方法，在信号产生之前，就已经准备好了，就像我们从来没遇见红绿灯时，家长告诉我们如果遇到了应该这样做。

3.信号来的时候，我需要立即处理吗？

不一定，因为此时我正在做的事情优先级比较高，可能在某个合适的时候再进行处理。但进程需要把信号记录下来。

4.如何处理信号？

a.默认行为（我们早就被告知正常应如何做）

b.忽略信号（并不是不处理，而是遇见信号后对其完成忽略操作，比如闹钟响了我把它关闭并设置成一小时后再响）

c.自定义行为（我虽然是被告知如果遇见信号该如何做，但是我也可以不听它的，按照自己的想法去做）

三、信号的产生方式

1. 键盘产生

我们知道，在Linux中想执行一个程序只需要输入 ./name即可，这种方式我们称前台进程。对应的还有后台进程（程序在后台运行）语法为 ./name &。二者的区别是：前台进程相当于把命令行解释占用了，当进程运行时，我们无法进行输入操作来完成某些命令，而后台进程运行时，我们依旧可以进行命令行解释（后台进程也可以把内容打印在显示器上）。我们之前提到的热键Ctrl+C，其实是终止前台进程的命令。至于如何终止后台命令，a.我们可以再打开一个终端然后找到进程的pid进行kill操作 b.我们在使用./name &时，它会显示一个下标和pid，我们只需要使用命令fg 下标（比如fg 1）即可把对应下标的进程放置前台运行，然后再ctrl+c。我们输入ctrl+c时，实质上是把某种信号给了前台进程，使其终止。至于信号的捕捉，我们有系统调用

其就是把指定的信号（参数1）按照自定义的方式（参数2）去捕捉

其中我们第二个参数要传函数的地址。函数的类型是void且参数是int（输出型参数，会用信号的序号赋值）

查看所有的信号我们用命令：kill -l

其中，我们的ctrl+c传给进程的就是2号信号（每一个信号名称都是宏）与此功能类似的是3号信号，默认也是终止，热键是ctrl+\ (我们只重点讲1-31号）

在1-31号中，大部分都是和进程终止相关的信号，且基本都能被signal捕捉，但有一个信号是绝对不可能被捕捉的——9号，它也是杀掉进程的信号，我们常与kill命令结合终止命令。

关于signal有两点补充：
（1）对于同一个信号，signal捕捉一次即可，不必放在循环中

(2) 若没有产生某种信号，signal中的handler一般不会被调用

言归正传，我们从键盘输入是如何转化成信号的？过程是，我们从键盘输入的内容，先是交给了OS，然后OS再把我们的内容转化为对应的信号传递给进程，但我们说过，进程并不是收到信号立马就处理，有时候也需要记录信号，那么进程记录信号的方式是：在PCB中创建一个位图（记录1-31号，比特位的位置为信号的编号，比特位是否为1表示是否收到对应的信号，所以，发送信号的本质是写入信号，即OS修改该进程PCB中的位图。

那么OS怎么知道键盘上有数据了？

我们引进一个名词——硬件中断，根据冯诺依曼体系，我们的键盘属于输入设备，按道理来讲OS会不断地检测键盘是否有内容输入，但现在不用了，当键盘输入完毕的时候，会向OS发出硬件中断的信号，OS收到信号再来获取数据。

2.指令中断

关于中断进程的指令，我们刚才也提到过，也就是kill

kill -num pid

3.系统调用

没错，kill也是系统调用，返回值小于0表示发送信号失败

除此之外，还有一个系统调用——raise

它的特点是，把你要传的信号序号进行传参，然后谁调用这个系统调用就把这个信号传给谁。

还有不传参版的——abort

4.软件条件

在OS中因某些软件还没准备好，或不具备某种条件而产生的信号方式就是软件条件。比如我们之前提到的管道，当管道的读端关闭写端仍要写入，操作系统就会发送信号（13号）杀死这个进程，这就是软件条件不具备。除此之外还有一个例子——闹钟

可以设定我们的进程在多长时间后自动终止。即到指定时间后由OS向进程发送指定信号（14）

至于其返回值，当alarm传参为0时，表示取消闹钟，此时返回值就是上一个闹钟的剩余时间。

5.异常

进程出现异常的情形大多数是因为野指针、除0操作，当进程出现异常了，OS会向进程发送8//11信号来杀死进程。

四、core与term

我们查信号手册时，发现有的进程是core有的是term，他们有什么区别呢？

term类型是正常终止进程，而core类型比它多做了一件事——核心转储

当进程收到信号要终止时，会在当前目录下形成文件->pid.core，当进程崩溃时，会把进程在内存的信息保存起来，方便后续调试。但云服务器一般是关闭core的这个功能的。