Linux中断信号，它们是如何工作的？

Linux中断信号详解

在Linux操作系统中，中断信号（Interrupt Signal）是用于通知进程发生了某个重要事件的一种机制，它类似于硬件中断，但工作在软件层次上，是一种异步通信方式，本文将详细探讨Linux中断信号的概念、分类、处理方式及其应用。

一、什么是中断信号？

中断信号是由内核发送给进程的通知机制，通常源于硬件异常、外部设备中断或软件事件发生，当用户按下Ctrl+C时，会产生一个中断信号SIGINT，导致当前进程被中断。

二、中断信号的分类与优先级

1、外中断：来自处理器和内存外部的中断，如I/O设备发出的中断、外部信号等。

2、内中断：在处理器和内存内部产生的中断，如程序运算错误、页面失效等。

3、软中断：通过软件模拟硬中断，用于进程间通信。

4、可靠信号与不可靠信号：可靠信号支持排队，不会丢失；不可靠信号不支持排队，可能会造成信号丢失。

5、实时信号与非实时信号：实时信号具有更高的优先级，需要立即处理。

三、中断信号的处理过程

1、检查响应条件：CPU检查是否有来自中断源的请求以及是否允许中断。

2、关中断：为保证原子性操作，CPU会暂时关闭中断。

3、保存现场：保存当前进程的状态信息。

4、分析原因并调用处理程序：根据中断类型调用相应的处理函数。

5、恢复现场并开中断：处理完毕后恢复进程状态并重新开启中断。

四、常见的中断信号及其含义

五、中断信号的应用实例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void handle_sigint(int sig) {
    printf("Caught signal %d
", sig);
}
int main() {
    signal(SIGINT, handle_sigint);  // 设置SIGINT信号的处理函数
    while (1) {
        printf("Running...
");
        sleep(1);  // 模拟长时间运行的任务
    }
    return 0;
}

上述代码演示了如何捕获并处理SIGINT信号，运行该程序后，按下Ctrl+C键，程序将打印“Caught signal 2”而不是立即退出。

六、FAQs

Q1: 如何在Linux中查看所有可用的信号？

A1: 可以使用kill -l命令来列出所有可用的信号及其对应的数值。kill -l会显示类似如下的信息：

 1) SIGHUP   2) SIGINT   3) SIGQUIT  4) SIGILL   5) SIGTRAP
 6) SIGABRT  7) SIGBUS   8) SIGFPE   9) SIGKILL 10) SIGUSR1
11) SIGSEGV 12) SIGUSR2 13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM
16) SIGSTKSZ 17) SIGXCPU 18) SIGXFSZ 19) SIGPWRITE 20) SIGXCPU

Q2: 如何忽略某个信号？

A2: 可以通过signal函数将特定信号的处理方式设置为忽略，要忽略SIGINT信号，可以这样做：

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
void ignore_signal(int signum) {
    // 这个函数实际上什么也不做，信号被忽略
}
int main() {
    signal(SIGINT, ignore_signal);  // 忽略SIGINT信号
    printf("Press Ctrl+C to test ignoring SIGINT
");
    while (1) {
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

编译并运行上述程序后，即使按下Ctrl+C键，程序也不会终止，而是继续运行。