1 概述
Linux和類Linux系統下進程間通信(Inter-Process Communication, IPC)有很多種方式，包括套接字(socket)，共享內存(shared memory)，管道(pipe)，消息隊列(message queue)等[1]，各自有各自的一些應用場景和用途，這次就來總結一下通過信號(signal)的機制。
信號，是Linux中向進程發送的消息，接收到該信號的進程會相應地採取一些行動，即通過軟中斷的方式來響應這個信號，觸發一些事先指定或特定的事件。進程之間可以互相通過系統調用kill來發送信號，內核也可以因爲內部事件而給進程發送信號，通知進程發生了某件事件[2]。
2 signal的系統api使用
2.1 響應信號
程序可以用signal庫函數來處理信號，它的定義如下：
#include <signal.h>
void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int);
這個定義表示，signal是一個帶有sig和func兩個參數的函數，其中func是一個函數指針，指向的函數帶有1個int類型參數且無返回值，signal函數返回值也是一個帶有1個int類型參數且無返回值的函數指針。signal函數作用是綁定信號值爲sig的信號的響應時間爲func指向的函數，即當捕獲到sig信號時，調用func指向的函數(可稱爲信號處理函數)，另外func也可以用下面兩個特殊值之一來代替信號處理函數：
SIG_IGN 忽略信號
SIG_DFL 恢復默認行爲
編寫一個示例程序C代碼：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void handler(int sig) {
printf("this signal no. is %d\n", sig);
printf("Restore to default.\n");
signal(sig, SIG_DFL);
}
int main(int argc, char **argv) {
int sleep_sec = 1;
int count = 1;
signal(SIGINT , handler);
while(1) {
printf("waiting signal %d secs.\n", count);
sleep(sleep_sec);
count += 1;
}
return 0;
}
編譯運行：
可以發現，當我們按Ctrl+C時，操作系統會給該程序發送信號值爲2的信號，其實是SIGINT信號，在main函數中，設定捕獲SIGINT信號時，去執行handler函數。正常情況下，程序進行不斷的sleep和printf循環，當收到SIGINT信號時，會發生軟件中斷，保存現場，然後轉而去執行信號處理函數，這裏也就是handler，執行完後，回到現場，繼續執行中斷時的後續代碼。
在handler信號處理函數裏，我們使用了SIG_DFL的值來進行重綁定，於是下一次我們通過鍵盤按Ctrl+C時，它就中斷去執行默認的信號處理函數而不是handler了，於是就退出程序了。
signal函數返回的是先前對指定信號進行處理的信號處理函數的函數指針，如果未定義信號處理函數，則返回SIG_ERR並設置errno爲一個正數值，如果給出的是一個無效的信號，或者嘗試處理的信號是不可捕獲或不可忽略的信號(如SIGKILL)，errno將被設置爲EINVAL。
這裏需要注意兩點：
不同版本的UNIX/LINUX系統，對信號處理方式上有些不同，比如有的是執行完信號處理函數後，自動的將對應的信號的處理函數恢復到默認，而有的不是，所以這裏我們希望恢復到默認，最好的方法就是自己寫出恢復默認的代碼；
信號的值，會因爲系統的不同而不同，比如我們這個系統的SIGINT的值是2，可能其他的就不一定
信號的名稱是在頭文件signal.h中定義的，它們以SIG開頭，比如下表：
| 信號名稱 | 說明 |
| SIGABORT | *進程異常終止 |
| SIGALRM | 超時警告 |
| SIGFPE | *浮點運算異常 |
| SIGHUP | 連接掛斷 |
| SIGILL | *非法指令 |
| SIGINT | 終端中斷 |
| SIGKILL | 終止進程(此信號不能被捕獲或忽略) |
| SIGPIPE | 向無讀進程的管道寫數據 |
| SIGQUIT | 終端退出 |
| SIGSEGV | *無效內存段訪問 |
| SIGTERM | 終止 |
| SIGUSER1 | 用戶定義信號1 |
| SIGUSER2 | 用戶定義信號2 |
其中帶*的信號，系統對該信號的響應視具體實現而定。如果進程接收到上表信號中的任何一個，但事先沒有安排捕獲它，進程將會立刻終止。通常，系統將會生成core文件，放在當前目錄下，該文件是進程在內存中的映像，對程序調試很有用處。當然，系統還有很多其他的信號，比如後文所述，可以通過 kill -l 來查看可發送的信號。
2.2 發送信號
進程可以通過調用kill函數向包括它本身在內的其他進程發送一個信號。如果程序沒有權限，kill函數會調用失敗，失敗的常見原因是目標進程由另一個用戶所擁有，這個函數跟shell同名命令kill的功能完全一樣，定義如下：
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
kill函數中，pid表示要發送信號到達的目標進程的進程id，sig爲發送的信號值。
成功時，返回0。失敗時，返回-1，並設置 errno變量，errno值包括以下情況：
errno = EINVAL 給定的信號無效
errno = EPERM 發送進程權限不夠
errno = ESRCH 目標進程不存在
Linux信號機制向我們提供了一個有用的鬧鐘功能，進程可以通過調用alarm函數在經過預定時間後發送一個SIGALRM信號:
#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
alarm函數用來在seconds秒之後安排發送一個SIGALRM信號，但由於處理的延時和時間調度的不確定性，實際鬧鐘時間比預先安排的要稍微拖後一點兒。如果把參數設置爲0，則取消所有已設置的鬧鐘請求。
還有另外一個有用的信號函數：
#include <unistd.h>
int pause(void);
它的作用很簡單，就是把程序的執行掛起直到有一個信號出現爲止，纔會繼續運行它下面的代碼。
這個函數很有用，因爲有時我們需要等待某個信號的發生，使用它便意味着程序不需要總是在執行，浪費CPU資源，對系統性能造成極大的影響。
對於信號機制的使用值得一提的是：如果信號出現在系統調用的執行過程中，可能有些系統調用會失敗，大多數情況是一些比較慢得調用，比如從終端讀數據，如果在這個系統調用等待數據時出現一個信號，它就會返回一個錯誤。工程實踐中使用時，要十分注意和周全考慮。
其實上面介紹的傳統UNIX編程中的signal和其相關函數，X/Open和UNIX規範推薦了一個更新更健壯的信號編程接口: sigaction，定義如下：
#include <signal.h>
int sigaction(int sig, const struct sigaction* act, struct sigaction *oact);
3 Linux系統命令使用
想要給一個進程發送信號，而該進程並不是當前的前臺進程，就需要使用kill命令[4]，它需要一個可選的信號代碼，和一個進程ID，例如給PID爲520的進程發送掛斷信號(SIGHUP)，使用如下命令：
命令格式：kill [參數] [進程號]
例如：
kill -HUP 520
如果沒有指定信號代碼或值，則默認情況下，採用編號爲15的TERM信號。TERM信號將終止所有不能捕獲該信號的進程。對於那些可以捕獲該信號的進程就要用編號爲9的kill信號，強行“殺掉”該進程。
命令參數：
-l 信號，如果不加信號的編號參數，則使用“-l”參數會列出全部的信號名稱
-a 當處理當前進程時，不限制命令名和進程號的對應關係
-p 指定kill 命令只打印相關進程的進程號，而不發送任何信號
-s 指定發送信號
-u 指定用戶
比如可以使用-l參數列出所有支持的信號和他們的值：
kill命令有一個變體，即killall，它可以給運行着某一命令的所有進程發送信號，一般的Linux系統都會有這個命令，如果不知道某進程的pid，或者想給執行相同命名的許多不同的進程發送信號，這條命令就很有用了，一重常用的做法是，通知inetd程序重新讀取它的配置選項[1]:
killall -HUP inetd
參考文獻
[1] Linux程序設計(第4版)
[2] Linux信號(signal)機制分析， http://www.cnblogs.com/hoys/archive/2012/08/19/2646377.html
[3] 每天一個linux命令（42）：kill命令，http://www.cnblogs.com/peida/archive/2012/12/20/2825837.html