Linux信号补充——信号发送和保存

三、信号的发送与保存

3.1信号的发送

必须有操作系统来保存信号,因为他是管理者

​ 信号给进程的task_struct发送信号,在task_struct中维护了一个整数signal有0-31位,共32个bit位;对于信号的管理使用的是位图结构,即0/1表示未收到/收到,对于31种信号就是对应位置为1,其余位置为0,0位置一般是0,全0表示没有收到信号;

​ 即1.信号的编号表示对应的位置置为一;2.所谓的发信号就是修改位图结构对应位置的bit位;

​ 操作系统是进程的管理者,只有他可以修改进程的属性,即将进程内部的信号进行修改;

​ 对于信号处理的结果终止、核心转储、忽略、暂停、继续,操作系统提供温和的方式,并不会直接粗暴地只是终止进程一个选择(具备直接杀死进程的能力),是因为要满足外界的需求,防止直接终止程序,而不进行更重要的收尾工作,最终由操作系统来担责任;

3.2信号的保存

3.2.1对于普通信号和实时信号的处理

​ 对于普通信号是不会立即处理的(可能进行着比处理信号更重要的事情),所以在产生信号到处理信号的时间窗口期间要保存信号;使用位图保存信号就是为了解决判断在不在和是几的问题,而位图结构这种值与位置映射的哈希关系简单并且正好符合需求;同时发送多个相同信号但是操作系统会将其当作一个信号处理(即发送了10个,会有9次丢失),因为每种信号只有一个位置来进行表示;

​ 而对于实时信号,1.必须立即处理;2.信号不能丢失,来10次必须处理10次;所以不可以用位图这种结构来保存,需要使用双链表和队列来实现;

3.2.2信号在进程中的内核设计

​ 1.信号处理的动作叫做信号递达(Delivery),即信号处理(包括默认、忽略、自定义处理)使用的是(Handler表,是一个函数指针数组表);2.信号从产生到递达的状态叫做信号未决,即信号保存使用的是(Pending表,是一个位图),信号未决状态是和位图相关的;3.进程可以选择阻塞某个信号,一旦信号被阻塞,那么这个信号就不会被递达(可以接收保存),为了实现阻塞,操作系统设计了block表,是一个位图结构,0/1表示非阻塞/阻塞;

​ 普通信号从1-31都有自己对应的信号处理方式,即每一个信号对应Handler表的下标存放着信号处理方法的指针,一般存放的是系统的默认实现,当使用signal(signo,handler)函数时,就会将函数指针替换成自定义或者是忽略行为;

​ 信号产生,通过信号编号来找Handler表的下标位置调用信号处理方法和产生硬件中断,根据中断号调用中断向量表的硬件处理方法是类似的;

​ 总结:操作系统为进程识别和处理信号,在内核结构里设置了两张位图结构(用数组维护的位图结构,默认为0,可以支持扩展性,这种结构会被封装,提供给上层使用,类似共享内存的属性,套接字属性)和一张函数指针数组,在task_struct结构中存放着指向这三张表的指针;信号是通过使用三张表来实现对信号的管理。对于一个信号编号,三张表都使用同一对应下标。即对信号的操作都离不开这三张表;三张表的逻辑是独立的;

在这里插入图片描述

3.2.1系统接口来管理三张表

//handler表
typedef void (*__sighandler_t) (int);
#define SIG_DFL	((__sighandler_t) 0)		/* Default action.  */
#define SIG_IGN	((__sighandler_t) 1)		/* Ignore signal.  */
//将0、1强转成函数指针类型
sigset_t//信号集类型,输出型参数类型,用来获取内核两张位图表;
//sigset_t类型对于每种信号用一个bit表示“有效”或“无效”状态,至于这个类型内部如何存储这些bit则依赖于系统实现,从使用者的角度是不必关心的,使用者只能调用以下函数来操作sigset_ t变量,而不应该对它的内部数据做任何解释,即面向对象封装;
#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);//将位图清空
int sigfillset(sigset_t *set);//设置位图全部为1
int sigaddset (sigset_t *set, int signo);//设置位图的特定位置为1
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);//设置位图的特定位置为0
int sigismember(const sigset_t *set, int signo);//判断是否存在于位图结构
//调用函数sigprocmask可以读取或更改进程的信号屏蔽字(阻塞信号集)。
#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset); 
返回值:若成功则为0,若出错则为-1
//第一个参数如下三选一:
SIG_BLOCK(相当于原位图|set)、SIG_UNBLOCK(相当于原位图&~set)、SIG_SETMASK(相当于原位图=set)
//第二个参数是输入型参数,用来修改位图;
//第三个参数用来获取修改前的结果,保存老的位图结构,用来恢复;
//操作系统不允许某些信号的屏蔽;比如 9、19
#include <signal.h>
int sigpending(sigset_t *set);
//外界获取pending位图表

总结:1.对于block表的修改使用sigset_t类型+sigprocmask()函数来进行修改;2.对于pending表的修改使用sigset_t类型+sigpending()函数来进行修改;3.对于handler表使用signal()函数进行修改;

四、信号的捕捉处理

​ 信号保存后会在合适的时间进行处理;

4.1信号处理时间

​ 进程会在操作系统的调度下处理信号,操作系统只管发信号,即信号处理是由进程完成的;

​ 1.信号处理首先进程得检查是否有信号;2.进程要处于内核状态才能处理信号;

​ 即进程会在内核态返回用户态的时候检查并处理信号;

在这里插入图片描述

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