linux信号详解

一、信号本质

信号是进程间异步事件通知机制，通过软中断实现。当内核检测到事件（如硬件异常、终端输入、软件条件）时，会向目标进程递送信号12。

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二、前台/后台进程信号差异

特性	前台进程	后台进程
信号接收	可接收终端信号(Ctrl+C/Z)	需通过kill命令发送信号
控制终端	独占输入输出	输出重定向到日志文件
示例	./server	./server &

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三、信号产生机制

（一）信号处理函数

1. ‌signal()函数‌
   头文件：#include <signal.h>
   原型：void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int);
   返回值：成功返回旧处理函数指针，失败返回SIG_ERR48

2. ‌sigaction()函数‌
   结构体定义：

（二）软件条件产生信号

函数	作用域	信号类型	典型用例
kill()	跨进程	任意信号	kill(pid, SIGTERM)
raise()	当前进程	任意信号	raise(SIGUSR1)
abort()	当前进程	SIGABRT	触发核心转储
alarm()	定时器	SIGALRM	alarm(10) 10秒后触发

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四、信号保存与阻塞

1. ‌内核数据结构‌

   task_struct { sigset_t blocked; // 阻塞信号集 sigset_t pending; // 未决信号集 struct sigaction[]; // 处理函数数组 }

2. ‌信号集操作函数组‌

   sigset_t set; sigemptyset(&set); // 初始化空集 sigaddset(&set, SIGINT); // 添加信号 sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL); // 设置屏蔽

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五、信号捕捉流程

1. 进程执行系统调用进入内核态
2. 内核检查未决信号并处理
3. 执行用户注册的处理函数
4. 通过sigreturn系统调用恢复上下文5354

   // 典型处理函数模板 void handler(int sig) { // 仅使用异步安全函数 char msg[] = "Signal received\n"; write(STDERR_FILENO, msg, sizeof(msg)); _exit(1); // 直接退出避免非可重入问题 }

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六、中断与执行态

中断类型	触发源	处理流程
硬件中断	CPU异常/外设	保存现场→调用中断服务例程
软件中断	系统调用(int 0x80)	切换内核态执行服务
信号处理	内核信号队列	用户态与内核态多次切换

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七、可重入函数规范

‌安全实践‌：

1. 仅使用局部变量
2. 不调用malloc/free等非可重入函数
3. 使用volatile修饰共享标志位3738

   volatile sig_atomic_t shutdown_flag; void handler(int sig) { shutdown_flag = 1; }