嵌入式Linux：信號分類

在Linux系統中，信號可以從兩個不同的角度進行分類：一是從可靠性方面，將信號分為可靠信號與不可靠信號；二是從實時性方面，將信號分為實時信號與非實時信號。

在 Linux 系統下使用"kill -l"命令可查看到所有信號，如下所示：

圖中，信號編號在1到31之間的信號被定義為不可靠信號（非實時信號）。這些信號主要繼承自早期的UNIX系統，使用了最初設計的簡單信號機制。在這種機制中，如果一個信號在進程處理另一個相同信號時到達，該信號可能會被丟失，從而導致進程錯過某些事件。信號編號在34到64之間的信號被定義為可靠信號（實時信號）。與不可靠信號不同，可靠信號支持排隊處理，即使多個相同信號在處理過程中到達，它們也不會被丟失，而是按照到達順序依次處理。

值得注意的是，可靠信號（實時信號）并沒有像不可靠信號那樣的具體名稱，而是采用了相對編號的方式來表示。這些信號使用SIGRTMIN+N或SIGRTMAX-N的形式進行表示，其中：

• SIGRTMIN是可靠信號（實時信號）的最小編號，通常為34。

• SIGRTMAX是可靠信號（實時信號）的最大編號，通常為64。

因此，SIGRTMIN+1代表編號為35的可靠信號（實時信號），SIGRTMAX-1代表編號為63的可靠信號（實時信號）。

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不可靠信號與可靠信號

1.1、不可靠信號

早期UNIX系統中的信號機制被稱為不可靠信號，Linux的信號機制基本上繼承自早期UNIX系統。所以信號機制設計相對簡單，雖然實現了基本的進程間通信功能，但在實際應用中暴露出一些顯著問題。

其主要問題包括：

• 信號處理后恢復默認行為
  在早期的UNIX中，進程每次處理完信號后，系統會自動將該信號的處理方式恢復為默認操作。

  這意味著，如果用戶希望持續使用自定義的信號處理函數，就需要在信號處理函數的末尾再次調用signal()函數重新綁定處理函數。

  這種機制增加了編程的復雜性，并且容易導致程序員在忽略這個步驟時發生錯誤。

• 信號可能丟失
  另一個更嚴重的問題是不可靠信號可能會丟失。

  當進程正在處理一個信號時，如果相同類型的另一個信號到達，第二個信號可能會被直接丟棄，導致進程錯過了重要的事件。

  這在關鍵任務應用中尤其危險。

雖然Linux仍然支持不可靠信號機制，但對其進行了改進。Linux修復了在信號處理函數執行后必須手動重新綁定處理函數的問題。在現代Linux系統中，一旦信號處理函數被綁定，除非顯式更改，否則它將一直保持有效。

然而，信號丟失問題仍然存在。這意味著，在處理不可靠信號時，如果在信號處理期間有相同信號再次到達，該信號可能無法被捕獲。

1.2、可靠信號

為了克服不可靠信號的缺陷，Linux引入了可靠信號機制。可靠信號支持排隊，即使進程在處理某個信號時有新的信號到達，這些信號也不會丟失，而是被加入隊列，待當前信號處理完成后再依次處理。

Linux還引入了新的信號發送函數sigqueue()和信號綁定函數sigaction()，進一步增強了信號處理的靈活性和可靠性。sigqueue()不僅可以發送信號，還可以附帶一個整數值或指針，傳遞額外的信息。sigaction()則允許更精細地控制信號的行為，替代了傳統的signal()函數。

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實時信號和非實時信號

Linux信號的另一種分類方式是根據實時性來區分為實時信號與非實時信號。

2.1、非實時信號

非實時信號指的是傳統的、不支持排隊的信號。這類信號在早期的UNIX系統中得以引入，信號編號一般在1到31之間。這些信號在處理時沒有嚴格的順序保證，并且如果在處理某個信號時有相同類型的新信號到達，后者可能會被忽略或丟失。因此，這類信號被稱為不可靠信號。

2.2、實時信號

實時信號是為了解決非實時信號在處理可靠性方面的不足而引入的。實時信號的一個顯著特點是它們支持排隊，即使在處理某個信號期間有新的相同類型的信號到達，這些信號也不會被丟棄，而是按照到達的順序依次處理。這樣，實時信號保證了多個信號都能被正確接收和處理，因此它們被稱為可靠信號。

在實際編程中，開發者應當根據應用需求選擇合適的信號類型。對于簡單的進程間通信或用戶交互，標準的非實時信號可能已經足夠。而對于需要保證信號處理順序且不能丟失的重要任務，使用可靠信號或實時信號是更好的選擇。