发送信号

【摘自《Linux/Unix系统编程手册》】

kill()

一个进程能够使用 kill() 系统调用向另一个进程发送信号。（之所以选择 kill 作为术语，是因为早期UNIX实现中大多数信号的默认行为是终止进程）

#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
        Returns 0 on success, or -1 on error

 pid 参数标识一个或多个目标进程，而 sig 则指定了要发送的信号。如何解释 pid，要视以下4种情况而定：

• 如果 pid 大于 0，那么会发送信号给 pid 指定的进程
• 如果 pid 等于 0，那么会发送信号给与调用进程同组的每个进程，包括调用进程自身
• 如果 pid 小于 -1，那么会向组 ID 等于该 pid 绝对值的进程组内所有下属进程发送信号。向一个进程组的所有进程发送信号在 shell 作业控制中有特殊有途
• 如果 pid 等于 -1，那么信号的发送范围是：调用进程有权将信号发往的每个目标进程，除去 init（进程 ID 为 1）和调用进程自身。如果特权级进程发起这一调用，那么会发送信号给系统中的所有进程，上述两个进程除外。显而易见，有时也将这种信号发送方式称之为广播信号

如果并无进程与指定的 pid 相匹配，那么 kill() 调用失败，同时将 errno 置为 ESRCH（“查无此进程”）

 

进程要发送信号给另一进程，需要适当的权限，权限规则如下：

• 特权级（CAP_KILL）进程可以向任何进程发送信号
• 以 root 用户和组运行的 init 进程（进程号为 1），是一种特例，仅能接受已安装了处理器函数的信号。这可以防止系统管理员意外杀死 init 进程——这一系统运作的基石
• 如图，如果发送者的实际或有效用户 ID 匹配于接受者的实际用户 ID 或者保存设置用户 ID （saved set-user-id），那么非特权进程也可以向另一个进程发送信号。利用这一规则，用户可以向由他们启动的 set-user-ID 程序发送信号，而无需考虑目标进程有效用户 ID 的当前设置。将目标进程有效用户 ID 排除在检查范围之外，这一举措的辅助作用在于防止用户某甲向用户某乙的进程发送信号，而该进程正在执行的 set-user-ID 程序又属于用户某甲。
• SIGCONT 信号需要特殊处理。无论对用户 ID 的检查结果如何，非特权进程可以向同一会话中的任何其他进程发送这一信号。利用这一规则，运作作业控制的 shell 可以重启已停止的作业（进程组），及时作业进程已经修改了它们的用户 ID。

如果进程无权发送信号给所请求的 pid， 那么 kill() 调用将失败，且将 errno 置为 EPERM。若 pid 所指为一系列进程（即 pid 为负值）时，只要可以向其中之一发送信号，则 kill() 调用成功。

 

检查进程的存在 

kill() 系统调用还有另一重功用。若将参数 sig 指定为 0（即所谓空信号），则无信号发送。相反，kill() 仅会去执行错误检查，查看是否可以向目标进程发送信号。从另一个角度来看，这意味着，可以使用空信号来检测具有特定进程 ID 的进程是否存在。若发送空信号失败，且 errno 为 ESRCH，则表明目标进程不存在。如果调用失败，且 errno 为 EPERM（表示进程存在，但无权向目标进程发送信号）或者调用成功（有权向进程发送信号），那么就表示进程存在。

验证一个特定进程 ID 的存在并不能保证特定程序仍在运行。因为内核会随着进程的生灭而循环使用进程 ID。而一段时间之后，同一进程 ID 所指恐怕是另一进程了。此外，特定进程 ID 可能存在，但是一个僵尸（进程已死，但其父进程尚未执行 wait() 来获取其终止状态）。

还可使用各种其他技术来检查某一特定进程是否正在运行，其中包括如下技术：

• wait() 系统调用：仅用于监控调用者的子进程
• 信号量和排他文件锁：如果进程持续持有某一信号量或文件锁，并且一直处于被监控状态，那么如能获取到信号量或锁时，即表明该进程已经终止。
• 诸如管道和 FIFO 之类的 IPC 通道：可对监控目标进程进行设置，令其在自身生命周期内持有对通道进行写操作的打开文件描述符。同时，令监控进程持有针对通道进行读操作的打开文件描述符，且当通道写入端关闭时（遭遇文件结束符），即可获知监控目标进程已经终止。监控进程对此情况的判定，既可借助于自身文件描述符的读取，可也采用第63章所述的描述符监控技术之一
• /proc/PID 接口：例如，如果进程 ID 为12345 的进程存在，那么目录 /proc/12345 将存在，可以发起诸如 stat() 之类的调用来进行检查

出去最后一项之外，循环使用进程 ID 不会影响上诉所有技术。

#include <signal.h>
#include "tlpi_hdr.h"

int main(int argc, char* argv[])
{
    int s, sig;
    if (argc != 3 || strcmp(argv[1], "--help") == 0)
        usageErr("%s sig-num pid\n", argv[0]);

    sig = getInt(argv[2], 0, "sig-num");
    s = kill(getLong(argv[1], 0, "pid"), sig);

    if (sig != 0) {
        if (s == -1)
            errExit("kill");
    } else { /* Null signal: process existence check*/
        if (s == 0) {
            printf("Process exists and we can send it a signal\n");
        } else {
            if (errno == EPERM)
                printf("Process exists, but we don't have permission to send it a signal\n");
            else if (errno == ESRCH)
                printf("Process does not exist\n");
            else
                errExit("kill");
        }
    }
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

发送信号的其它方式：raise() 和 killpg()

有时，进程需要向自身发送信号，raise() 函数就执行了这一任务

#include <signal.h>
int raise(int sig);
        Returns 0 on success, or nonzero on error

在单线程程序中，调用 raise() 相当于对 kill() 的如下调用：

kill(getpid(), sig);

支持线程的系统会将 raise() 实现为：

pthread_kill(pthread_self(), sig);

该实现意味着将信号传递给调用 raise() 的特定线程。相比之下，kill(getpid(), sig) 调用会发送一个信号给调用进程，并可将该信号传递给该进程的任一线程。

当进程使用 raise() （或者kill()）向自身发送信号时，信号将立即传递（即在 raise() 返回调用者之前）

注意，raise() 出错将返回非 0 值（不一定为 -1）。调用 raise() 唯一可能发生的错误为 EINVAL，即 sig 无效。

 

killpg() 函数向某一进程组的所有成员发送一个信号

#include <signal.h>
int killpg(pid_t pgrp, int sig);
        Returns 0 on success, or -1 on error

killpg() 的调用相当于对 kill() 的如下调用：

kill(-pgrp, sig);

如果指定 pgrp 的值为 0，那么会向调用者所属进程组的所有进程发送此信号。