Linux进程间通信：信号机制是什么

在Linux操作系统中，信号（Signal）是一种用于进程间通信（IPC）的简单而有效的机制。信号允许一个进程向另一个进程发送消息，以通知其发生了某个事件或需要执行某个操作。以下是关于Linux信号机制的详细解释：

信号的基本概念

1. 定义：

• 信号是一种异步通知机制。
• 它由内核产生，并传递给目标进程。

2. 类型：

• 信号分为两大类：可靠信号和不可靠信号。
  • 可靠信号（如SIGINT、SIGTERM）保证不会丢失且传递顺序正确。
  • 不可靠信号（如SIGCHLD、SIGUSR1）可能会丢失或乱序传递。

3. 信号的默认动作：

• 每个信号都有一个默认的处理方式，通常是终止进程、忽略信号或调用特定的信号处理函数。

4. 信号处理函数：

• 开发者可以注册自定义的信号处理函数来响应特定信号。
• 处理函数通常具有void handler(int signum)的形式。

信号的发送与接收

1. 发送信号：

• 使用kill()系统调用可以向指定进程发送信号。
• kill(pid, sig)中，pid可以是目标进程的PID，sig是要发送的信号编号。
• 特殊情况下，kill(0, sig)可以用来检查当前进程是否有权向其他进程发送信号。

2. 接收信号：

• 进程可以通过设置信号掩码来选择性地阻塞某些信号。
• 当信号到达时，如果未被阻塞，则会触发相应的信号处理函数。
• 如果没有设置处理函数，信号将按照默认动作处理。

常见的信号及其用途

• SIGINT：中断信号，通常由用户按下Ctrl+C触发。
• SIGTERM：终止信号，请求进程正常退出。
• SIGKILL：强制终止信号，无法被捕获或忽略，进程立即终止。
• SIGUSR1/SIGUSR2：用户自定义信号，可用于应用程序间的特殊通信。
• SIGCHLD：子进程状态改变信号，用于父进程回收子进程资源。
• SIGALRM：定时器信号，常用于实现超时功能。

信号处理的注意事项

• 在信号处理函数中应避免执行复杂的操作，尤其是那些可能引起竞态条件的操作。
• 尽量使用可靠的信号类型，并确保信号处理函数的简洁性。
• 在多线程环境中，信号处理需要特别小心，因为多个线程可能同时接收到同一个信号。

示例代码

以下是一个简单的C语言程序，演示了如何注册和处理自定义信号：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

volatile sig_atomic_t stop_flag = 0;

void signal_handler(int signum) {
    printf("Received signal %d, stopping...\n", signum);
    stop_flag = 1;
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    
    // 设置信号处理函数
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    
    if (sigaction(SIGUSR1, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    printf("Process is running. Press Ctrl+C to send SIGINT or kill -USR1 <pid> to send SIGUSR1.\n");
    
    while (!stop_flag) {
        sleep(1);
    }
    
    printf("Process stopped.\n");
    return 0;
}

在这个示例中，当进程接收到SIGUSR1信号时，会调用signal_handler函数并设置stop_flag为1，从而退出主循环并结束程序。

总之，信号机制是Linux中一种强大且灵活的进程间通信手段，适用于各种场景下的事件通知和处理。