Linux 进程信号是操作系统向进程发送的异步通知机制。文章介绍了信号的分类，包括普通信号和实时信号，以及信号的本质是事件通知。详细阐述了信号的产生方式，如使用 kill 命令、键盘输入、系统调用（kill、raise、abort）及硬件异常。讲解了信号的处理机制，包括默认行为、忽略和自定义捕捉，并说明了 PCB 中保存信号位图的概念。此外，还涉及了作业控制，区分前台与后台进程对信号接收的影响，最后深入分析了 alarm 函数的用法、返回值特性及其在实现看门狗等场景中的应用。
用 kill -l 可以查看。
常用的只有 1~31，34~64，没有 0 号——一共 62 个，不是 64 个哦！
前 31 个是普通信号，后面带 RT（real-time）实时信号。我们只考虑 1-31 就好了。
什么是通知？什么是异步？
通知：这个通知需要我们理解一下——事件通知。
异步：通知的到来，跟我不同步。 举个例子，我点了个外卖，然后就打游戏，外卖小哥送货上门，敲门是一个通知，说明外卖到了，我和外卖小哥是不同步的。 异步关系就是没关系（你做你的，我做我的）；同步关系就是有关系（我得等你做完再做）。
再比如，比如我是一个老师，我讲课，突然快递电话打过来了，我叫张三去帮我取快递，但是我等张三找完快递回来再继续讲，这就是个同步的关系，张三不回来，我就不往下讲。
如果我继续讲课，张三也在找快递，我讲课、他帮我办事，这个就是个异步的关系——我讲我的课，张三找他要帮我找的快递。
大抵有如下这些：
上面这些所有的信号产生的几乎都是异步的。
人能够识别对应的、甚至还没有发生的这些信号。
为什么能够识别这些信号？
人是经过教育的，早就知道信号对应处理动作的对应关系。
操作系统给目标进程发送信号，目标进程能不能识别呢？
man 7本身不是查看信号的指令，而是指定要查看的手册章节为第 7 章。在 Linux 系统中，信号相关的概述通常位于第 7 章，因此要查看信号的详细信息，可以使用命令：
man 7 signal
会显示信号的概念、列表、默认行为等全局说明。此外，信号相关的系统调用（如 signal()、sigaction()）一般在第 2 章，库函数（如 sigsetops()）可能在第 3 章，而第 7 章主要提供更上层的概述和标准约定。
当我们收到一个信号，准备处理这个信号，这里的我们即进程，会立即处理这个信号吗？有时候中断不了呢！处理不了信号。
既然有一定概率不会立即处理，那么得要有把信号临时保存起来的能力——不会立即处理，就得有临时保存的能力。
比如外卖小哥打电话，答应去取外卖之后如果没有保存信号，是不是就打游戏打着打着就忘了取外卖了。
我们就以红绿信号灯为例：
没有 0 号信号，我们知道，信号是有编号的。
我们查看内核——
1~31是普通信号，我们现在是分时操作系统；34~64是实时信号（有 RT，就是 real-time）。进程一定要有临时保存信号的能力——原因我们前面已经分析了。
我们要分析两个问题——
用位图表示对应的 1~31 个编号。
关键是这个位图在哪里？
进程的 PCB 里面。操作系统不能决定全部的往进程写入信号（有能力，但是也只是一个办事的）——用户让你办的！
Linux 之所以需要信号，是为了提供一种 异步且轻量级的进程间通信与事件通知机制，使操作系统能够立即打断进程的正常执行流，以通知其发生了诸如用户中断（Ctrl+C）、硬件异常（段错误）、定时器到期或子进程退出等突发状况。信号机制弥补了管道或共享内存等同步通信方式的不足，让进程能够以一种统一、即时的方式响应外部与内部的高优先级事件，是实现进程控制、异常处理和系统紧急交互的核心基础。
一个函数，我们写一段代码——
man signal
信号是发给进程——处理信号是进程自己去处理的。
回调函数
signal 函数其实是对指定信号未来进行自定义处理的一种延时设定。
我们挑一个信号——这里挑选 2 号信号：SIGINT
运行一下：
kill -2 [pid]
我们在手册（man 7 signal）里面查看 2 号信号——
要让 2 号信号不要终止进程，调用我自定义的方法——
这就叫做信号捕捉。
Ctrl C（就是给前台发送 2 号信号）也终止不了了我们修改一下代码：
对某个信号进行设定，那这个参数 sig 是什么？
我们继续验证一下：
本来就是设定了是 2 号信号，为什么还要把 2 号信号传进来呢？
所以我们得知道是哪一个信号——我们多个信号设置处理方法，可以是同一个处理方法。
我们再来验证一下：
可以通过传入的参数来区分是哪个信号触发了自定义捕捉。
IGN的参数是 1：
我们验证一下：
所有的 2 号信号都被忽略了！
还有一种是恢复默认：SIG_DFL
我们再运行一下：
代码跑完对还是不对由退出码决定。
虽然 1~31 都能够设定自定义捕捉，但是有两个信号是不能够设定的：9 号信号和 19 / 20 号新号（看系统，具体是哪个）
操作系统给目标进程写信号——不管怎么样，必须经过操作系统——因为只有操作系统能够有资格修改内核数据结构。
产生信号这个话题内容有点多。信号的产生是异步产生的，所以不会立即处理。
在【自定义捕捉信号】那里我们已经见识过了。
放开循环：
我们运行一下：
我们查看手册，来一一对应一下，看看它对于当前进程的处理动作：
Ctrl C证明我们可以通过键盘产生信号（组合键的方式）。
Ctrl C可以终止这个进程！
Ctrl C：发送了 2 号信号，2 号信号的处理动作是终止！kill：发送信号给进程。
第一个参数：发送给哪个进程；第二个参数：发送哪个信号。
系统底层肯定要调用这个 kill。
管道那里有一个对应的命令：mkfifo
Stat：获取函数的属性
printf：底层也是调用了同名系统调用
很多命令底层用到了它的同名系统调用！
我们来测试一下——
然后就可以使用 kill 系统调用，向目标进程写入信号——
运行一下，我们发现多了个 （左边黄色框框）：
我们再修改一下源代码：
把 都去掉
我们再运行，还是前面的那种运行的图，这次我们看本次运行的结果：
kill 命令底层调用了 kill 系统调用——让操作系统向目标进程发送指定信号。
如下图，验证了9 号信号不能被捕捉
raise：自己给自己可以发任何信号
修改代码，让进程自己给自己发送信号
自己给自己发，1 秒打一次——
一个系统调用可以给自己发送任意信号。
raise底层封装了 kill
abort
我们修改一下代码，加入 abort 函数：
我们发现信号是 6 号信号！
abort：也是 Core（终止进程）6 号信号通常用来进行异常终止。
既把信号捕捉了，进程也终止了。
可以设置捕捉动作，但是最后还是会终止进程！——异常。
获取到哪个信号呢？
我们放开信号捕捉
运行
信号捕捉函数一直被触发（不是因为 while 循环）——死循环。
11 号信号——
照样还是死循环：
我们故意来一个 /0 错误：
尽管名字包含'浮点'，但它实际上涵盖了更广泛的算术错误，包括整数运算中的错误。
观察一下：
除零错误会被当做信号发出来。
进程自己就会收到对应的信号！
为什么会把进程异常当成信号？进程异常是如何被 OS 识别、并且解释成为信号的？！
这里就有点抽象了。
操作系统认为管道不具备写条件——OS 就把写进程杀掉了。
你得罪了软件或者硬件，操作系统都要把你杀掉。
进程退出一定是异常了，收到信号了。
关于闹钟（alarm）的相关话题我们在 2.4 细说。
前面的 kill、raise、abort 三个系统调用我们发现是层层递进的！
接下来，先不往后面看，先复盘一个问题：
我们已经说过啦，必须只能是 OS！
只有操作系统可以在内核操作系统里面对 PCB 内部的位图进行修改。
换句话说，通过键盘产生信号也并不是键盘直接产生的信号，必然是 OS 先收到键盘的输入的，再由操作系统转换成信号发送给目标进程！
键盘是基于硬件中断来进行工作的！ctrl c、ctrl \，……可能会直接解释成为信号！如何理解键盘输入？我们通过图来理解一下——
我的操作系统怎么知道用户把键盘按下了、按下了哪个（键）字符？——驱动去处理的。
我们关心的是，OS 怎么知道键盘上有数据了？！
计算机的外设很多，操作系统要做各种工作，你能够轮询吗？这种做法在技术上可以实现，但是这会让操作系统变得很慢！
硬件中断作为 CPU，只要被动等待就行。
操作系统有些东西没有学懂，问题可能不在操作系统上面，可能是在理解计算机组成原理上。
除了冯诺依曼告诉我们的外设，还有……
键盘和 CPU 是一根线上连着的。
这些针脚会和主板连上，所以主板走线会和外设勾连。
网卡的例子。
告诉 CPU，数据已经到来了，触发中断。
操作系统并不知道键盘上有数据了，而是中断告诉 CPU 了。
键盘的字符既有'ABCD……'这样的正常的字符，也有'Ctrl C''Ctrl V'……这样的组合键，操作系统会把组合键解释成信号（会判断，ctrl c 是特殊字符，在 ASCII 码表里存在）——操作系统会有系统调用：给目标进程发送信号——kill(pid,signum)。
如下图，我们这里创建了三个进程：
三个进程的父进程都是同一个：bash；即这三个进程是兄弟进程。
这三个兄弟进程的 SID 一样，属于同一个会话，以 bash 进程命名：
一般情况下，同一个组里面大家会使用同一个终端文件（因为我们是远程登录的 Xshell，这里的终端文件是虚拟网络文件）。
每一个用户登录，都要建立会话，打开终端文件。
如果在 bash 命令行里再启动一个进程
同一个终端下，在创建一个进程——
我们发现这个进程和那三个进程不在一个进程组里面，但是在一个会话组里。
本质是一个会话里面创建一个新的进程组（哪怕进程组只有我一个进程）。
ctrl c 等操作进程分前台进程和后台进程：
我们取地址 &，就变成后台进程了——
我们发现 Ctrl C 不能干掉进程了——
再看一下：
观察运行的打印结果：
前台进程：
后台进程：
我们只能这样删除：
kill -9 [pid]
再创建一大批的任务：
每一个进程都有自己的进程组，都属于同一个会话：
Ctrl C是杀不掉的！定义：占用当前终端，必须等该进程执行完毕才能输入其他命令。
示例：直接执行 sleep 100，终端会被占用 100 秒，无法输入新命令。
定义：在后台运行，不占用终端，用户可继续执行其他命令。
启动方式：在命令末尾加 &。
sleep 100 &
输出会显示作业号 [1] 和进程 PID。
jobs
查看当前终端中的后台作业列表（带作业号）。
输出示例：
[1]+ Running sleep 100 &
将后台作业调回前台继续运行。
fg %1 # 将作业号 1 的作业调到前台
fg # 默认将最近一个后台作业调到前台
将暂停（挂起）的作业放到后台继续运行。
Ctrl+Z 暂停前台进程，此时作业变为'已停止'状态。bg %1 让它在后台继续运行。sleep 200 # 执行，然后按 Ctrl+Z 暂停
bg %1 # 在后台继续运行
jobs # 可看到状态变为 Running
暂停当前前台进程，将其放入后台（停止状态）。
终止前台进程。
进程可以在前台或后台运行，并通过 fg 和 bg 命令进行切换
Ctrl C 只能用于终止前台进程！
进程组是用来完成作业的！进程组允许是一个进程。
作业是由进程组完成的！
在命令行./进程（启动一个进程）属于上面所说的特殊情况。
task（作业 / 任务）——进程组和作业就像是硬币，一体两面。
如下图所示：
会话内部至少包含一个进程组（就是 bash）。
会话： 是由一个或者多个进程组构成的 进程组的集合，通常会有属于自己的终端文件！
通过 \\fg [任务号]\*\*把后台任务变成前台之后，就可以 Ctrl C 删掉了。
只要一个进程在前台，我的命令就没法被其它进程执行了。
这里存在两个问题：
因为在一个会话中，任何时刻，只允许一个进程（组）在前台，能够接受、执行命令的 bash 在哪里？自动切换成为后台进程组了（为什么 bash 变成后台了，命令就无法进行了）！获取不到命令，就无法执行命令了！
键盘只有一个，在会话里有这么多进程，谁拥有键盘，谁就是前台进程。
因为键盘只有一个，任何时刻只允许一个人输入（只有一个人，一个输入），谁拥有终端文件（主要是键盘），谁就是前台！获取不到键盘，所以就无法输入了。
后台进程可以写数据（向显示器打印），但是后台进程无法从键盘读取数据（读取的时候会被系统直接暂停掉）。
这就叫做 【会话管理】！
任何时刻，前台进程（组）只有一个！
前台进程只有一个，所以操作系统知道未来要把信号发给哪个进程！
只能发送给前台进程（组），而且前台进程只有一个！
前后台切换就像是 '孔融让梨'。
父进程子进程都被 Ctrl C 杀掉了。
登录两次、三次、……系统是不是每次都要创建这些东西？
剩下的，在网络讲【守护进程】的时候再介绍。
代码再重编一下：
把前台进程被暂停了，前台进程就会自动切换到后台进程。
这里证明了，后台进程能够打印、但是不能获取，一旦获取就会暂停。
谁拥有键盘，谁就是前台；谁能够获取键盘的输入，谁就是前台。
当你按键盘一定是和某个会话或者某个终端相关联。
学习一个新的函数：alarm。
再认识一个信号：14 号信号。
操作系统收到这个信号默认的处理动作是：Term。
我想看到的现象是收到闹钟前，进程会疯狂打印 cnt 计数器：
效果：
为了对比为什么 CPU 计算速度这么快还是只打印 1 万多，证明是收到了闹钟信号：
一万多次肯定对于当前的 CPU 还是太少了，我们纯在内存当中做++：
真实情况下是把一个整数加到 4 亿多次：
至于有没有回绕呢？应该是没有的。
为什么会有这么大的数量级上的差别的呢？
输出的本质是 IO，IO 比较慢，这个 IO 是要经过网络的，要访问外设。
4 亿多次是因为没有访问外设，直接访问了内存，内存级别的操作。
这样我们对 CPU 访问外设速度非常慢有了一个量化的认识。
我们验证了闹钟本身的一些操作。
如果我们设置一个 20 秒的闹钟，在第五秒的时候就把闹钟提前唤醒了，这种闹钟给一个进程只能设置一个，已经设置了，过了一段时间后悔了，要重设闹钟，下一次返回值就是返回上一个闹钟的剩余时间。
验证一下：
如果后悔了，设置闹钟为 0 秒：
就是返回上一个闹钟的剩余时间，0 就是取消闹钟。
如下图，我们先设置 alarm(10);，再设置成 alarm(0);之后，因为第一个闹钟是 10 秒，使用返回了 10 - 0 = 10 秒。
我们把闹钟取消了，收不到闹钟，就会死循环：
我们改一下代码：
再过 n 个 2 秒我们就再也收不到闹钟了。
这就说明，alarm 是一个一次性闹钟，而且这个闹钟只对这个进程只会有同一个闹钟（从头到尾调用 alarm 就一个闹钟）。
我们可能要对闹钟进行重复设置，时间得卡好！
当我调用下一个的时候闹钟就收不到闹钟了——上一个闹钟根本没有响！
重复设置一定要保证上一个闹钟已经被触发了。
一定要写在 handlersig 函数里：
此时我们就可以每隔 2 秒使用一次闹钟：
这就是闹钟的返回值问题。
闹钟功能具有延时触发的能力。
Windows 中的关机程序：
shutdown -t 10 -s
实现 延迟关机 的功能。
其实严格意义上这个工作不是闹钟完成的，而是定时器完成的。
有点类似于'看门狗'——
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>
#define MAX_COUNT 100
#define SHM_KEY 0x1234
int *counter; // 共享内存指针
void watchdog_handler(int signum){
// 每次闹钟触发，计数器减 1
(*counter)--;
printf("watchdog: counter = %d\n", *counter);
if(*counter <= 0){
printf("watchdog: no feed, shutting down...\n");
// 执行关机命令，如 system("shutdown -h now");
exit(0);
}
// 重新设置 1 秒后的闹钟
alarm(1);
}
int main(){
// 创建/获取共享内存
int shmid = shmget(SHM_KEY, sizeof(int), IPC_CREAT | 0666);
if(shmid < 0){
perror("shmget");
exit(1);
}
counter = (int*)shmat(shmid, NULL, 0);
*counter = MAX_COUNT; // 初始值
// 注册信号处理函数
signal(SIGALRM, watchdog_handler);
// 启动第一个 1 秒闹钟
alarm(1);
// 进入无限循环，等待信号
while(1){
pause(); // 等待闹钟信号触发
}
return 0;
}
A 进程只需要通过共享内存访问计数器，并定期重置：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/shm.h>
#define MAX_COUNT 100
#define SHM_KEY 0x1234
int *counter;
int main(){
// 获取共享内存
int shmid = shmget(SHM_KEY, sizeof(int), 0666);
if(shmid < 0){
perror("shmget");
exit(1);
}
counter = (int*)shmat(shmid, NULL, 0);
while(1){
// 模拟正常工作
printf("working...\n");
sleep(80); // 每隔 80 秒喂狗一次（小于 100 秒即可）
// 喂狗：重置计数器
*counter = MAX_COUNT;
printf("feed watchdog, counter reset to %d\n", *counter);
}
return 0;
}
理解闹钟，看看操作系统内同时存在多种闹钟（定时器）？操作系统要不要管理？怎么管理？先描述，再组织。
我们是先描述了：
怎么再组织呢？
只要关注未来超时时间最近的闹钟即可：
我们可以用什么数据结构来管理？
OS 给目标进程发送 SIGALARM。
未来自己使用定时器应该会使用堆结构，这就是为了方便理解。
堆结构有缺陷，不能遍历，不能很好地支持取消。
问题 1：闹钟是软件实现的！
问题 2：闹钟计时取决于操作系统是如何运行的，操作系统也是个软件，谁运行操作系统？原因是，键盘可以产生中断，操作系统内部也存在一种硬件单元，晶振，也会触发中断，中断向量表，操作系统是基于中断的一种集合。
一般触发时钟中断的硬件周期是固定的，比如每隔一纳秒，因此在 OS 内部就可以定义一个全局变量记录中断次数，如果是 100，等于说从开机到现在已经过了 100 纳秒了，次数 = 时间。时钟中断，token 中断，操作系统能够算出来从开机到现在过了多少秒，5 秒会变成 5^9 次！如果次数超过了就是超时。计算机里把时间转化成次数，计时不是由 CPU 计时的，由外部晶振的振动周期决定的。中断越强，CPU 响应能力越强。
操作系统并不连续，而是一卡一卡的。
core dumped 标志位，才运行吗CPU 已经识别出来了，也会走中断，走中断也会走中断向量表，也属于异常。
只要 core dump 一次就可以了。
自定义捕捉了就没有 core dump 了，没有走自定义捕捉就没有走系统那一套，就没有 core dump 了。
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将字符串、文件或图像转换为其 Base64 表示形式。 在线工具，Base64 文件转换器在线工具，online
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将 HTML 片段转为 GitHub Flavored Markdown，支持标题、列表、链接、代码块与表格等；浏览器内处理，可链接预填。 在线工具，HTML转Markdown在线工具，online
通过删除不必要的空白来缩小和压缩JSON。 在线工具，JSON 压缩在线工具，online
将JSON字符串修饰为友好的可读格式。 在线工具，JSON美化和格式化在线工具，online