Linux进程信号机制详解

在 Linux 系统中，进程信号（Signal） 是操作系统用于通知进程发生了某种事件的机制。这些事件可能来自硬件异常（如除零错误）、用户输入（如 Ctrl+C）或其他进程的请求。以下是关于 Linux 进程信号的详细说明：

一、常见信号类型

Linux 支持多种标准信号（编号 1~31），部分常见信号如下：

二、信号的三种处理方式

1. 默认行为（Default Action）
   每个信号有预定义的默认处理方式，如终止进程、忽略或生成核心转储文件（core dump）。
2. 忽略信号（Ignore）
   进程可以选择忽略某些信号（如 SIGINT、SIGTERM），但 SIGKILL 和 SIGSTOP 无法被忽略。
3. 自定义信号处理函数（Catch）
   通过注册信号处理函数（Signal Handler），进程可以自定义对信号的响应。

三、发送信号的常用方法

1. 命令行工具

• kill 命令

bash

kill -SIGNAME PID # 发送指定信号

kill -9 PID # 强制终止进程（SIGKILL）

kill -15 PID # 请求正常终止（SIGTERM）

• killall 和 pkill

bash

killall -SIGNAME process_name # 按进程名发送信号

pkill -SIGNAME pattern # 按名称模式匹配进程

2. 编程接口（C语言）

• kill() 函数

c

#include <sys/types.h>

#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int sig); // 向指定 PID 发送信号

• raise() 函数

c

raise(SIGTERM); // 向当前进程自身发送信号

四、捕获信号与信号处理函数

1. signal() 函数（简单但不够灵活）

c

#include <signal.h>

void (*signal(int sig, void (*handler)(int)))(int);

// 示例：捕获 SIGINT（Ctrl+C）

void handler(int sig) {

printf("Received SIGINT\n");

}

int main() {

signal(SIGINT, handler);

while(1) pause(); // 等待信号

return 0;

}

2. sigaction() 函数（推荐使用，更安全）

c

#include <signal.h>

struct sigaction {

void (*sa_handler)(int); // 信号处理函数

sigset_t sa_mask; // 阻塞的信号集

int sa_flags; // 标志位（如 SA_RESTART）

};

// 示例：使用 sigaction 捕获 SIGTERM

void term_handler(int sig) {

printf("Process is terminating...\n");

exit(0);

}

int main() {

struct sigaction sa;

sa.sa_handler = term_handler;

sigemptyset(&sa.sa_mask);

sa.sa_flags = 0;

sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);

while(1) pause();

return 0;

}

五、信号阻塞与信号集

通过信号屏蔽字（Signal Mask），进程可以临时阻塞某些信号：

c

#include <signal.h>

// 定义信号集并阻塞 SIGINT

sigset_t mask;

sigemptyset(&mask);

sigaddset(&mask, SIGINT);

sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL); // 阻塞 SIGINT

// 解除阻塞

sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &mask, NULL);

六、注意事项

1. 信号处理函数的可重入性
   在信号处理函数中，应仅使用 异步信号安全函数（如 write()），避免调用非安全函数（如 printf()、malloc()）。
2. 信号丢失
   标准信号（1~31）是 非排队 的，连续发送同一信号可能导致丢失。
3. 多线程中的信号处理
   信号处理是进程级别的，所有线程共享同一信号处理函数。可通过 pthread_sigmask() 设置线程的信号屏蔽字。

七、实际应用场景

• 守护进程（Daemon）：捕获 SIGHUP 以重新加载配置文件。
• 优雅退出：捕获 SIGTERM 进行资源清理。
• 调试段错误：捕获 SIGSEGV 输出调试信息。

掌握进程信号机制，能帮助开发者编写更健壮的 Linux 应用程序。