面试 | Linux 信号量机制

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下面开始今天的学习～

很多小伙伴在面试中会被问到一个概念——Linux 信号量机制。本篇文章将介绍一下这个与我们生态息息相关的概念。
什么是信号量？对于 Linux 工作者来说，一个非常常见的工具叫做

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（可以理解为一个人类友好的

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），当我们想结束一些程序的时候，会找到对应进程（进程和线程又有什么区别呢？他们之间有多少区别呢？）——并且按下 F9 ，然后从左侧选择一个合适的选项然后按下 Enter 。

如果运气好的话，程序就停了，这个时候我们可能往往就重启那个程序并且继续欢乐了，却较少关注左侧那些是什么，它们到底是什么呢？

[h1]什么是信号[/h1]信号也就是信号量，那么信号量具体是什么呢？

在 Linux 中，信号是进程间通讯的一种方式，它采用的是异步机制。当信号发送到某个进程中时，操作系统会中断该进程的正常流程，并进入相应的信号处理函数执行操作，完成后再回到中断的地方继续执行。
需要说明的是，信号只是用于通知进程发生了某个事件，除了信号本身的信息之外，并不具备传递用户数据的功能。

看起来有点难理解？我们看一个可能大家都听说过的信号——SIGINT（不是 SIGAINT ），一般来说它会在我们在终端中按下 Ctrl-C 的时候触发，操作时文字描述是：用户发送 INTR 字符，用于通知前台进程组终止进程。
来看另一个实际的例子：当我们需要结束一个程序的时候，使用 SIGKILL 信号和 SIGTERM 信号表面上看来都可以用来结束进程，那么他们之间有什么区别呢？
用文字描述就是：SIGTERM 用来结束程序（当然，这个信号可以被捕获、阻塞或忽略），SIGKILL 用来无条件结束程序（这个信号不能被捕获、阻塞或忽略），如果感觉文字比较难以记忆的话，我们来看一张图：

看完这张图是不是好理解多了呢？
[h1][/h1]

[h1]有哪些常见信号[/h1]常见的 Linux 信号有哪些呢？

Ctrl-C发送 INT 信号（SIGINT）；默认情况下，这会导致进程终止。
Ctrl-Z发送 TSTP 信号（SIGTSTP）；默认情况下，这会导致进程挂起。
Ctrl-\发送 QUIT 信号（SIGQUIT）；默认情况下，这会导致进程终止并且将内存中的信息转储到硬盘（核心转储）。

有很多的信号用于完成各种各样的事情，这些信号的定义在 signal.h 中，除了少部分比较常用的信号以外，其他的在需要时直接 Google 一下就好了，没必要死记硬背。

[h1]信号是如何处理的[/h1]我们需要重点了解的是信号发送进去后程序是如何运行的？对这方面知识的了解有助于增加我们对于程序运行的了解。
每个信号都有自己的响应动作，当接收到信号时，进程会根据信号的响应动作执行相应的操作，信号的响应动作有以下几种：

中止进程(Term)
忽略信号(Ign)
中止进程并保存内存信息(Core)
停止进程(Stop)
继续运行进程(Cont)

用户可以通过 signal 或 sigaction 函数修改信号的响应动作（也就是常说的“注册信号”，在文章的后面会举例说明）。另外，在多线程中，各线程的信号响应动作都是相同的，不能对某个线程设置独立的响应动作。

信号处理函数是运行在用户态的，调用处理函数前，内核会将当前内核栈的内容备份拷贝到用户栈上，并且修改指令寄存器将其指向信号处理函数，接下来进程返回到用户态中，执行相应的信号处理函数。
信号处理函数执行完成后，还需要返回内核态，检查是否还有其它信号未处理。如果所有信号都处理完成，就会将内核栈恢复（从用户栈的备份拷贝回来），同时恢复指令寄存器将其指向中断前的运行位置，最后回到用户态继续执行进程。

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[h1]如何发送信号[/h1]用于发送信号的函数有

raise

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、

kill

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、

killpg

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、

pthread_kill

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、

tgkill

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、

sigqueue

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，这几个函数的含义和用法都大同小异，有兴趣的同学可以自行学习~

相信有了如上对于 Linux 信号的一些介绍后，在我们下一次遇到 SIGTERM 等「专业术语」的时候就可以更加从容。

[h1]参考文献[/h1][h1]1.Linux 信号处理机制[/h1]2.Signal (IPC)

本文作者：Nova Kwok
编辑&版式：霍霍
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