【Linux】常见信号 + 进程和作业

一、常见信号

引言

在 Linux 系统中，信号（Signal）是一种进程间通信机制，用于通知进程发生了某种事件。信号可以由内核、其他进程或进程自身发送。理解这些信号的作用对于系统编程、进程管理和故障排查至关重要。本文将介绍 Linux 中最常见的信号及其用途。

了解中断

1. 什么是信号？

信号是 Linux 系统中一种异步通知机制，用于通知进程某个事件的发生。每个信号都有一个唯一的编号（如 SIGKILL 是 9）和默认行为（如终止进程、忽略或暂停进程）。

查看所有信号：

kill -l

这将列出系统支持的所有信号（通常 1~31 是标准信号，34~64 是实时信号）。

2. 常见信号及其作用

(1) SIGHUP (1) - Hangup

• 作用：终端断开或控制进程终止时发送。
• 默认行为：终止进程。
• 典型场景：
  • 终端关闭时，该终端下的进程会收到 SIGHUP。
  • nohup 命令可以让进程忽略 SIGHUP，避免被终止。

(2) SIGINT (2) - Interrupt

• 作用：用户按下 Ctrl+C 时发送。
• 默认行为：终止进程。
• 典型场景：
  • 用于交互式终止前台进程。

(3) SIGQUIT (3) - Quit

• 作用：用户按下 Ctrl+\ 时发送。
• 默认行为：终止进程并生成核心转储（core dump）。
• 典型场景：
  • 用于强制终止进程并调试（生成 core 文件）。

(4) SIGKILL (9) - Kill

• 作用：强制终止进程。
• 默认行为：立即终止进程，无法被捕获或忽略。
• 典型场景：
  • kill -9 PID 用于强制杀死无响应的进程。

(5) SIGTERM (15) - Terminate

• 作用：请求进程正常终止。
• 默认行为：终止进程。
• 典型场景：
  • kill PID 默认发送 SIGTERM，允许进程清理资源后退出。

(6) SIGSTOP (19) - Stop

• 作用：暂停进程执行。
• 默认行为：暂停进程，无法被捕获或忽略。
• 典型场景：
  • kill -19 PID 暂停进程，可用 SIGCONT 恢复。

(7) SIGCONT (18) - Continue

• 作用：恢复被暂停的进程。
• 默认行为：继续执行进程。
• 典型场景：
  • kill -18 PID 恢复被 SIGSTOP 暂停的进程。

(8) SIGSEGV (11) - Segmentation Fault

• 作用：进程访问非法内存时触发。
• 默认行为：终止进程并生成核心转储。
• 典型场景：
  • 程序出现空指针解引用或越界访问时触发。

(9) SIGPIPE (13) - Broken Pipe

• 作用：向无读端的管道写入数据时触发。
• 默认行为：终止进程。
• 典型场景：
  • echo "hello" | head -n1，echo 会收到 SIGPIPE 因为 head 提前退出。

(10) SIGCHLD (17) - Child Status Change

• 作用：子进程终止或暂停时发送给父进程。
• 默认行为：忽略。
• 典型场景：
  • 父进程可通过 wait() 回收子进程资源，避免僵尸进程。

3. 信号的处理方式

进程可以自定义信号处理函数（通过 signal() 或 sigaction()），或选择：

• 默认行为（如终止、暂停、忽略）。
• 忽略信号（SIGKILL 和 SIGSTOP 除外）。
• 捕获信号（执行自定义处理函数）。

示例：捕获 SIGINT（Ctrl+C）

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

void handler(int sig) {
    printf("\nReceived SIGINT (Ctrl+C), but I won't die!\n");
}

int main() {
    signal(SIGINT, handler);  // 捕获 SIGINT
    while (1) {
        printf("Running...\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

运行后，按 Ctrl+C 不会终止进程，而是执行自定义函数。

4. 如何发送信号？

(1) 命令行工具：

• kill -SIGNAME PID
  例如：kill -9 1234（强制杀死 PID 1234）。
• pkill -SIGNAME process_name
  例如：pkill -TERM nginx（优雅终止 nginx）。

(2) 程序内发送：

• kill() 系统调用：

  kill(pid, SIGTERM);
  

5. 重要注意事项

1. SIGKILL 和 SIGSTOP 无法被捕获或忽略，用于强制控制进程。
2. SIGTERM 是优雅终止的首选，允许进程清理资源。
3. 僵尸进程需要通过 SIGCHLD 处理或 wait() 回收。
4. 信号处理函数应尽量简单，避免调用非异步安全函数（如 printf）。

6. 总结

掌握这些信号有助于更好地管理 Linux 进程和编写健壮的程序。建议在实际开发中结合 man 7 signal 进一步学习！

二、进程和作业

在 Linux/Unix 系统中，"作业"和"进程"是两个密切相关但又有重要区别的概念。理解它们的差异对于系统管理和脚本编程至关重要。

1. 基本定义

进程（Process）

• 定义：进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，是程序的一次执行实例。
• 特点：
  • 有独立的地址空间
  • 由内核直接管理
  • 通过进程ID（PID）唯一标识
  • 可以创建子进程（形成进程树）

作业（Job）

• 定义：作业是shell管理的概念，指用户通过shell启动的一个或多个关联进程的集合。
• 特点：
  • 由shell维护和管理
  • 可以包含一个进程或一个进程组（管道命令）
  • 有作业号（Job ID）标识
  • 可以控制为前台或后台运行

2. 关键区别

3. 实际示例

进程示例

$ sleep 100 &
[1] 25341  # 25341是PID，[1]是作业号
$ ps -ef | grep sleep
user     25341 12345  0 10:00 pts/0    00:00:00 sleep 100

作业示例

$ sleep 100 | sleep 200 &  # 这是一个作业，包含两个进程
[1] 25341-25342
$ jobs
[1]+  Running                 sleep 100 | sleep 200 &

4. 控制方式对比

进程控制

# 查看进程
ps aux

# 终止进程
kill -9 PID

# 查看进程树
pstree

作业控制

# 查看作业
jobs

# 将后台作业调到前台
fg %1

# 将前台作业放到后台（先Ctrl+Z暂停，然后）
bg %1

# 终止作业
kill %1

5. 重要关系说明

1. 一个作业可以包含多个进程（如管道命令 cmd1 | cmd2）
2. Shell会话结束时，其管理的所有作业会收到SIGHUP信号（除非使用nohup或disown）
3. 作业控制是Shell提供的功能，不同Shell（bash、zsh等）实现可能略有差异
4. 进程是系统级概念，作业是用户级概念

6. 何时使用哪个概念？

• 当需要精细控制系统资源时，关注进程
• 当需要管理Shell中启动的任务时，使用作业控制
• 编写脚本时，通常需要同时考虑两者关系

理解这些区别可以帮助您：

• 更有效地管理系统资源
• 编写更健壮的Shell脚本
• 正确处理任务挂起、恢复和终止
• 避免产生僵尸进程或孤儿进程