Linux訊號入門詳解
以下是維基百科對訊號的定義：
在電腦科學中，訊號（英語：Signals）是Unix、類Unix以及其他POSIX相容的作業系統中程序間通訊的一種有限制的方式。它是一種非同步的通知機制，用來提醒程序一個事件已經發生。當一個訊號傳送給一個程序，作業系統中斷了程序正常的控制流程，此時，任何非原子操作都將被中斷。如果程序定義了訊號的處理函式，那麼它將被執行，否則就執行預設的處理函式。
簡單的理解訊號就是一種Linux環境下程序通訊的一種機制。
二、訊號從哪來？一般情況下，訊號的來源可分為以下三種：
- 硬體方式：除數為零、無效的儲存訪問等硬體異常產生訊號。這些事件通常由硬體(如:CPU)檢測到，並將其通知給Linux作業系統核心，然後核心生成相應的訊號，並把訊號傳送給該事件發生時正在進行的程式。
- 軟體方式：使用者在終端下呼叫kill命令向程序傳送任務訊號、程序呼叫kill或sigqueue函式傳送訊號、當檢測到某種軟體條件已經具備時發出訊號，如由alarm或settimer設定的定時器超時時將生成SIGALRM訊號等多種情景均可產生訊號。
- 鍵盤輸入：當用戶在終端上按下某鍵時，將產生訊號。如按下組合鍵Ctrl+C將產生一個SIGINT訊號，Ctrl+\產生一個SIGQUIT訊號等。
在Shell下輸入kill –l 可顯示Linux 系統支援的全部訊號，如下表所示：
可以看到Linux中系統一共支援64種訊號，其中1到31號訊號為普通訊號（也程為不可靠訊號），34到64為實時訊號（可靠訊號）。
- 可靠訊號與不可靠訊號的區別：
- 這裡的不可靠主要是不支援訊號佇列，就是當多個訊號發生在程序中的時候（收到訊號的速度超過程序處理的速度的時候），這些沒來的及處理的訊號就會被丟掉，僅僅留下一個訊號。
- 可靠訊號是多個訊號傳送到程序的時候（收到訊號的速度超過程序處理訊號的速度的時候），這些沒來的及處理的訊號就會排入程序的佇列。等程序有機會來處理的時候，依次再處理，訊號不丟失。
我們平時可以接觸的是普通訊號，其各個訊號的含義如下：
- SIGHUP ：當用戶退出Shell時，由該Shell啟的發所有程序都退接收到這個訊號，預設動作為終止程序。
- SIGINT ：使用者按下組合鍵時，使用者端時向正在執行中的由該終端啟動的程式發出此訊號。預設動作為終止程序。
- SIGQUIT ：當用戶按下組合鍵時產生該訊號，使用者終端向正在執行中的由該終端啟動的程式發出此訊號。預設動作為終止程序併產生core檔案。
- SIGILL ：CPU檢測到某程序執行了非法指令。預設動作為終止程序併產生core檔案。
- SIGTRAP：該訊號由斷點指令或其他trap指令產生。預設動作為終止程序併產生core檔案。
- SIGABRT ：呼叫abort函式時產生該訊號。預設動作為終止程序併產生core檔案。
- SIGBUS：非法訪問記憶體地址，包括記憶體地址對齊（alignment）出錯，預設動作為終止程序併產生core檔案。
- SIGFPE：在發生致命的算術錯誤時產生。不僅包括浮點執行錯誤，還包括溢位及除數為0等所有的算術錯誤。預設動作為終止程序併產生core檔案。
- SIGKILL ：無條件終止程序。本訊號不能被忽略、處理和阻塞。預設動作為終止程序。它向系統管理員提供了一種可以殺死任何程序的方法。
- SIGUSR1：使用者定義的訊號，即程式可以在程式中定義並使用該訊號。預設動作為終止程序。
- SIGSEGV：指示程序進行了無效的記憶體訪問。預設動作為終止程序並使用該訊號。預設動作為終止程序。
- SIGUSR2：這是另外一個使用者定義訊號，程式設計師可以在程式中定義並使用該訊號。預設動作為終止程序。
- SIGPIPE ：Broken pipe：向一個沒有讀端的管道寫資料。預設動作為終止程序。
- SIGALRM ：定時器超時，超時的時間由系統呼叫alarm設定。預設動作為終止程序。
- SIGTERM ：程式結束(terminate)訊號，與SIGKILL不同的是，該訊號可以被阻塞和處理。通常用來要求程式正常退出。執行Shell命令kill時，缺少產生這個訊號。預設動作為終止程序。
- SIGCHLD ：子程式結束時，父程序會收到這個訊號。預設動作為忽略該訊號。
- SIGCONT：讓一個暫停的程序繼續執行。
- SIGSTOP：停止(stopped)程序的執行。注意它和SIGTERM以及SIGINT的區別：該程序還未結束，只是暫停執行。本訊號不能被忽略、處理和阻塞。預設作為暫停程序。
- SIGTSTP：停止程序的動作，但該訊號可以被處理和忽略。按下組合鍵時發出該訊號。預設動作為暫停程序。
- SIGTTIN：當後臺程序要從使用者終端讀資料時，該終端中的所有程序會收到SIGTTIN訊號。預設動作為暫停程序。
- SIGTTOU：該訊號類似於SIGTIN，在後臺程序要向終端輸出資料時產生。預設動作為暫停程序。
- SIGURG ：套接字（socket）上有緊急資料時，向當前正在執行的程序發出此訊號，報告有緊急資料到達。預設動作為忽略該訊號。
- SIGXCPU：程序執行時間超過了分配給該程序的CPU時間，系統產生該訊號併發送給該程序。預設動作為終止程序。
- SIGXFSZ：超過檔案最大長度的限制。預設動作為yl終止程序併產生core檔案。
- SIGVTALRM：虛擬時鐘超時時產生該訊號。類似於SIGALRM，但是它只計算該程序佔有用的CPU時間。預設動作為終止程序。
- SIGPROF：類似於SIGVTALRM，它不僅包括該程序佔用的CPU時間還抱括執行系統呼叫的時間。預設動作為終止程序。
- SIGWINCH：視窗大小改變時發出。預設動作為忽略該訊號。
- SIGIO：此訊號向程序指示發出一個非同步IO事件。預設動作為忽略。
- SIGPWR：關機。預設動作為終止程序。
上面標註出來的訊號是我們在學習過程中重點關注的訊號，在Linux後期的學習中這些訊號的身影將經常出現。
三、訊號的優先順序訊號實質上是軟中斷，中斷有優先順序，訊號也有優先順序。如果一個程序有多個未決訊號，則對於同一個未決的實時訊號，核心將按照發送的順序來遞送訊號。如果存在多個未決訊號，則值（或者說編號）越小的越先被遞送。如果即存在不可靠訊號，又存在可靠訊號（實時訊號），雖然POSIX對這一情況沒有明確規定，但Linux系統和大多數遵循POSIX標準的作業系統一樣，將優先遞送不可靠訊號。
四、訊號的響應方式有哪些？當訊號發生時，使用者可以要求程序以下列3種方式之一對訊號做出響應。
1、 捕捉訊號：對於要捕捉的訊號，可以為其指定訊號處理函式，訊號發生時該函式自動被呼叫，在該函式內部實現對該訊號的處理。（ps：更多捕捉訊號的細節請看另一篇文章：Linux訊號捕捉及其處理）
2、 忽略訊號：巨集定義為SIG_IGN大多數訊號都可使用這種方式進行處理，但是SIGKILL和SIGSTOP這兩個訊號不能被忽略，同時這兩個訊號也不能被捕獲和阻塞。此外，如果忽略某某些由硬體異常產生的訊號(如非法儲存訪問或除以0)，則程序的行為是不可預測的。
3、 按照系統預設方式處理，巨集定義為SIG_DFL。大部分訊號的預設操作是終止程序，且所有的實時訊號的預設動作都是終止程序。
五、各種訊號的預設處理情況程式不可捕獲、阻塞或忽略的訊號有：SIGKILL,SIGSTOP
不能恢復至預設動作的訊號有：SIGILL,SIGTRAP
預設會導致程序流產的訊號有：SIGABRT、SIGBUS、SIGFPE、SIGILL、SIGIOT、SIGQUIT、SIGSEGV、SIGTRAP、SIGXCPU、SIGXFSZ
預設會導致程序退出的訊號有：SIGALRM、SIGHUP、SIGINT、SIGKILL、SIGPIPE、SIGPOLL、SIGPROF、SIGSYS、SIGTERM、SIGUSR1、SIGUSR2、SIGVTALRM
預設會導致程序停止的訊號有：SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN、SIGTTOU
預設程序忽略的訊號有：SIGCHLD、SIGPWR、SIGURG、SIGWINCH
至此，Linux訊號入門的相關知識已經介紹完了，Linux的處理機制和底層細節請看關於訊號的其他文章。