Linux信号处理全解析：从入门到实战
一、初识Linux信号：系统级的"紧急电话"
信号是什么？
信号是Linux系统中进程间通信的"紧急通知"，如同现实中的交通信号灯。当用户按下Ctrl+C（产生SIGINT信号）时，相当于给程序发送了"立即停车"的指令。常见信号速查表（精简版）
| 信号编号 | 名称 | 触发方式 | 默认行为 |
|----------|-----------|------------------------|------------------------|
| 1 | SIGHUP | 终端断开 | 终止进程 |
| 2 | SIGINT | Ctrl+C | 终止进程 |
| 9 | SIGKILL | kill -9 | 强制终止 |
| 15 | SIGTERM | 默认终止信号 | 优雅终止 |
| 17 | SIGCHLD | 子进程状态改变 | 通知父进程 |
生活案例：SIGTERM（15）如同礼貌的停车请求，SIGKILL（9）则是拖车强制拖走。
二、信号操作入门：从命令行到代码
- 终端操作双雄：kill vs killall
优雅终止nginx进程（发送SIGTERM）
$ kill 1234
强制终止所有python进程
$ killall -9 python
查看信号列表
$ kill -l
对比项：
kill：精确打击（需知道PID）killall：范围清除（按进程名称）
- 编程基础：发送信号的两种姿势
// 发送信号给其他进程
kill(pid, SIGTERM);
// 给自己发送信号
raise(SIGINT);
实验场景：创建父子进程，通过SIGCHLD实现僵尸进程回收（代码示例见附录A）
三、信号处理进阶：从接收到响应
- 信号处理三剑客
// 简单注册（传统方式）
signal(SIGINT, handler);
// 高级注册（推荐方式）
struct sigaction sa;
sa.sa_handler = handler;
sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
对比实验：
- 连续快速按Ctrl+C时，signal可能丢失信号，而sigaction能正确捕获
- 定时器实战：闹钟与秒表
alarm(5); // 5秒后触发SIGALRM
ualarm(500000, 1000000); // 0.5秒后首次触发，之后每1秒触发
// 高精度定时器
struct itimerval timer = {
{2, 500000}, // 每2.5秒重复
{1, 0} // 首次1秒后触发
};
setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL);
应用场景：实现精准心跳检测（误差<1ms）
四、信号控制艺术：精确管理的秘诀
- 信号集操作四部曲
sigset_t set;
sigemptyset(&set); // 初始化空集合
sigaddset(&set, SIGINT); // 添加SIGINT
sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL); // 阻塞信号
sigpending(&set); // 查看待处理信号
- 信号屏蔽的三种策略
| 策略 | 效果 | 适用场景 |
|--------------|--------------------------------|------------------------|
| 完全阻塞 | 信号永不递送 | 关键代码段保护 |
| 临时阻塞 | 延迟信号处理 | 事务操作 |
| 选择性接收 | 通过sigsuspend控制 | 高并发事件处理 |
五、sigsuspend的原子魔法：解决世纪难题
- 传统方案的致命缺陷
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL); // 解除阻塞
pause(); // 这里可能永远阻塞！
- sigsuspend的原子化操作
sigset_t mask;
sigfillset(&mask);
sigsuspend(&mask); // 原子化：解除阻塞+等待信号
原理图解：
[初始状态] -> [保存掩码] -> [设置新掩码] -> [等待信号]
↑ |
+--------[恢复原始掩码]←-----------+
- 实战案例：安全信号等待器
void handler(int sig) {
printf("Received %d\n", sig);
}
int main() {
struct sigaction sa;
sigset_t mask;
sigemptyset(&mask);
sigaddset(&mask, SIGINT);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL);
sa.sa_handler = handler;
sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
while(1) {
printf("Waiting...\n");
sigsuspend(&mask); // 安全等待信号
}
}
六、性能优化与避坑指南
信号处理黄金法则
精简处理函数：避免调用非异步安全函数
使用volatile变量：保证标志位的可见性
优先选择sigaction：确保可靠性和可移植性
注意信号队列：实时信号（SIGRTMIN+）支持排队
多线程慎用：每个线程有独立信号掩码
常见问题解决方案
| 问题现象 | 解决方案 |
|------------------------|------------------------------|
| 僵尸进程堆积 | SIGCHLD+wait组合拳 |
| 服务无法正常关闭 | 捕获SIGTERM实现优雅退出 |
| 定时任务执行滞后 | 使用setitimer提高精度 |
| 信号处理函数被重复调用 | 设置SA_NODEFER标志 |
附录A：僵尸进程回收代码示例
// SIGCHLD处理示例
void sigchld_handler(int sig) {
while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
}
int main() {
struct sigaction sa;
sa.sa_handler = sigchld_handler;
sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL);
if(fork() == 0) {
// 子进程逻辑
exit(0);
}
while(1) pause();
}