> 作者：დ旧言~
> 座右铭：松树千年终是朽，槿花一日自为荣。
> 目标：理解进程信号。
> 毒鸡汤：有些事情，总是不明白，所以我不会坚持。早安!
> 专栏选自：Linux初阶
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🌟前言
上期我们学习了进程间通信，内容很多，干货满满，当然也是有难度的我们知道进程之间可以相互通信，就像七八十年代，我们远在他乡，思念家人，那时我们只能寄来的信了解家里的情况。我们可以用信来传达，那Linux是采用哪种媒介来传达信息的呢？？？这里不得不题Linux中的信号量了，那这个信号量到底是个啥呢？？?
⭐主体
学习【Linux】进程信号咱们按照下面的图解：
🌙 生活信号
首先，从物理和技术的角度来看，生活信号可以包括光信号、声信号、电信号等。例如，手机通讯、互联网通讯、音乐播放器和语音识别技术等都涉及到信号的传输和处理。在手机通讯中，信号通过无线电波进行传输，而互联网通讯则通过数字信号进行信息交换。音乐播放器通过解码信号将音乐以声音的形式播放出来，而语音识别技术则通过处理语音信号将其转换成计算机可识别的数字信号。
其次，从日常生活的角度来看，生活信号可以包括身体健康信号、情绪信号、社交信号、身体语言信号和经济信号等。例如，头痛、发烧、疲劳等可能是身体机能异常或疾病的信号；快乐、悲伤、焦虑等情绪状态则可以帮助我们了解自己的情绪状态和需求；微笑、眼神交流、姿势等非言语方式的沟通信号可以传达我们的情感和意图；手势、肢体动作、面部表情等身体语言信号可以揭示我们的情感和态度；物价上涨、收入增长、股市波动等经济信号则可以反映经济状况和趋势。
此外，交通信号也是生活中常见的信号系统之一，如红绿灯、交通标志等，它们在道路交通中起着引导和安全作用。
总之，生活信号无处不在，它们可以来自不同的方面，包括物理和技术层面以及日常生活层面。这些信号在我们的生活中起着重要的作用，帮助我们进行信息传递、情感交流、健康监测和经济分析等。因此，我们需要正确理解和应对这些信号，以便更好地生活和工作。
🌙 进程信号
进程信号是Linux中用于进程间通信和控制的一种机制。当一个进程需要发送一个信号给另一个进程时，可以调用kill系统调用或向指定进程发送信号。进程信号可以被视为一种软件中断，通知进程发生了某个事件，并打断进程当前的操作去处理这个事件。
信号是给进程发的，比如我们之前使用过的指令：kill -9 pid
进程本身是被程序员编写的属性和逻辑的组合，由程序员编码完成的；当进程收到信号的时候，进程可能正在执行更重要的代码，所以信号不一定被处理；进程本身必须要对于信号的保存能力；进程在处理信号的时候一般有三种动作：默认、自定义、忽略，处理信号也可被称为信号被捕捉。
如果信号是发给进程的，而进程是要保存的，那么应该保存在哪里？task_struct结构里，如何保存？保存是否收到了指定的信号，信号：用比特位的位置代表信号的编号，比特位的内容代表是否收到该信号，0表示没有，1表示有。
🌙 查看信号kill -l与信号解释man 7 signal
用kill -l命令可以察看系统定义的信号列表 ：
每个信号都有一个编号和一个宏定义名称,这些宏定义可以在signal.h中找到：
man 7 signal可以查看信号详细信息的命令
🌙 信号的产生
💫 按键产生
2号信号产生：ctrl+c
2号信号作用：-->终止进程
所以当我们ctrl+c的时候该进程直接进入结束状态
3号信号产生：ctrl+\
3号信号作用：-->终止进程
所以当我们ctrl+\的时候该进程直接进入终止进程。
采用kill -3 +pid查询3号信号：
总结：
键盘是硬件，通过组合键按下给OS识别，OS将组合键解释成信号，向目标进程发信号，目标进程在合适的时候处理这个信号，对于2号和3号信号处理动作默认为终止进程。
💫 系统调用
概念：
除了键盘向前台进程发送信号之外，前台进程会影响shell，linux规定跟shell交互的时候只允许有一个前台进程，默认情况下bash也是一个进程。而实际上当我们自己运行进程时，我们的进程就变成前台进程了，而bash自动被切到后台。
使用：
kill：可以向任意进程发送任意信号
NAME kill - send signal to a process SYNOPSIS #include <sys/types.h> #include <signal.h> int kill(pid_t pid, int sig); RETURN VALUE On success (at least one signal was sent), zero is returned. On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.
总结：
发送信号的能力是OS的，但是有这个能力并不一定有使用这个能力的权力，一般情况下用户决定OS向目标进程发信号。所以OS有这个能力，那么对外提供能力只能通过系统调用的接口的方式来让用户向目标进程发送信号。
1.raise
作用：
给自己发送任意信号
库中讲解：
NAME raise - send a signal to the caller SYNOPSIS #include <signal.h> int raise(int sig); RETURN VALUE raise() returns 0 on success, and nonzero for failure.
举个栗子：
#include <iostream> #include <unistd.h> // 包含 sleep 头文件 #include <signal.h> // 包含 raise 头文件 using namespace std; int main(int argc,char*argv[]) { //raise()给自己发送任意信号 int cnt = 0; while(cnt<=10) { printf("cnt:%d\n",cnt++); sleep(1); if(cnt>=5) { raise(3);//kill(getpid(),signo); } } }
2.abort
作用：
- abort——进程给自己发6号信号
- abort:终止进程的方式，给自己发送指定的信号SIGABRT
库中讲解：
NAME abort - cause abnormal process termination #include <stdlib.h> void abort(void);
举个栗子：
#include <iostream> #include <unistd.h> // 包含 sleep 头文件 #include <signal.h> // 包含 raise 头文件 #include <stdlib.h> // 包含 abort 头文件 using namespace std; int main(int argc,char*argv[]) { int cnt = 0; while(cnt<=10) { printf("cnt:%d,pid:%d\n",cnt++,getpid()); sleep(1); if(cnt>=5) { abort();//kill(getpid(),SIGABRT) } } }
💫 硬件异常产生信号
除零发送8号信号
信号产生，不一定非得用户显示的发送，有些情况下信号会在OS内部自动产生。
举个栗子：
#include <iostream> #include <unistd.h> // 包含 sleep 头文件 #include <signal.h> // 包含 raise 头文件 #include <stdlib.h> // 包含 abort 头文件 using namespace std; int main(int argc,char*argv[]) { //3.产生信号的方式：硬件异常产生信号 //信号产生，不一定非得用户显示的发送 while(true) { cout<<"我在运行中..."<<endl; sleep(1); int a = 10; a/=0; } }
分析：
CPU内有很多寄存器eax，edx等，执行int a=10,a/=0;CPU内除了数据保存，还得保证运算有没有问题，所以还有状态寄存器，状态寄存器衡量这次的运算结果，10/0.相当于10乘以无穷大，结果无穷大，引起状态寄存器溢出标记位由0变成1，CPU发生了运算异常，OS得知CPU发生运算异常，就要识别异常：状态寄存器的标记位置为1，由当前进程导致的，在向目标进程发送信号，最后就终止进程了。
我们可以看到上面的结果：收到信号不一会引起进程的退出
**收到信号不一定会引起进程退出！**进程没有退出，则还有可能还会被调度，CPU内部的寄存器只有一份，但是寄存器中的内容属于当前进程的上下文，一旦出现异常我们没有能力去修正这个问题，所以当进程被切换的时候，就有无数次状态寄存器被保存和恢复的过程，所以每一次恢复的时候就让OS识别到了CPU内部的状态寄存器中的溢出标志位是1。
野指针发送11号信号
野指针引发11信号
举个栗子：
#include <iostream> #include <unistd.h> // 包含 sleep 头文件 #include <signal.h> // 包含 raise 头文件 #include <stdlib.h> // 包含 abort 头文件 using namespace std; int main(int argc,char*argv[]) { while(true) { cout<<"我在运行中..."<<endl; sleep(1); int*p = nullptr; *p=10; } }
分析：
OS会给当前进程发送11号信号，11号信号代表非法的内存引用(man 7 signal).OS又怎么知道野指针：野指针的时候也会引起虚拟地址到物理内存之间转化时对应的MMU报错，进而OS识别到报错，转换成信号。
💫 软件条件
管道——13号信号SIGPIPE
比如我们之前所说的管道，如果读端关闭，写端一直在写，写的数据没有读就没有意义了，OS不允许这样子，会终止这个进程，向写进程发送13号信号SIGPIPE。管道跟OS发信号的原因是因为读端关闭软件条件触发的。
定时器——4号信号SIGALRM
定时器软件条件：alarm():设定闹钟，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。
库中讲解：
NAME alarm - set an alarm clock for delivery of a signal #include <unistd.h> unsigned int alarm(unsigned int seconds);
举个栗子：
#include <iostream> #include <unistd.h> // 包含 sleep 头文件 #include <signal.h> // 包含 raise 头文件 #include <stdlib.h> // 包含 abort 头文件 using namespace std; int main(int argc,char*argv[]) { //软件条件 alarm(1); int cnt = 0; while(true) { cout<<"cnt:"<<cnt++<<endl; } }
这份代码的意义在于可以统计1S左右，我们的计算机能够将数据累计多少次。实际上这种方法是比较慢的，为什么？打印时是要进行输出的，输出是外设，外设IO较慢。如果没有打印：
#include <iostream> #include <unistd.h> // 包含 sleep 头文件 #include <signal.h> // 包含 raise 头文件 #include <stdlib.h> // 包含 abort 头文件 using namespace std; int cnt = 0; void catchSig(int signo) { cout<<"获取到一个信号，信号编号是:"<<cnt<<endl; } int main(int argc,char*argv[]) { //软件条件 signal(SIGALRM,catchSig); alarm(1); while(true) { cnt++; } }
总结：
“闹钟”其实就是用软件实现的，任意一个进程都可以通过alarm系统调用在内核中设置闹钟，那么OS内可能会存在很多的闹钟，OS则需要管理闹钟：先描述，再组织，所以OS内部设置闹钟的时候，要为闹钟创建特定的数据结构对象。
内核管理闹钟比如最大堆、最小堆：比如100个闹钟可以把100个闹钟的when建小堆，最小的就在堆顶，只要堆顶的没有超时那其余的自然没有超时，所以只需要检查堆顶即可，就可以管理好闹钟。
【Linux】进程信号（下）:https://developer.aliyun.com/article/1565755
