【linux学习指南】详解Linux进程信号保存

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文章目录

  • 📝保存信号
  • 🌠 信号其他相关常⻅概念
    • 🌉在内核中的表⽰
  • 🌠 sigset_t
  • 🌠信号集操作函数
    • 🌉sigprocmask
    • 🌉sigpending
  • 🚩总结

📝保存信号

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🌠 信号其他相关常⻅概念

  • 实际执⾏信号的处理动作称为信号递达(Delivery)
  • 信号从产⽣到递达之间的状态,称为信号未决(Pending)。
  • 进程可以选择阻塞(Block)某个信号。
  • 被阻塞的信号产⽣时将保持在未决状态,直到进程解除对此信号的阻塞,才执⾏递达的动作.
  • 注意,阻塞和忽略是不同的,只要信号被阻塞就不会递达,⽽忽略是在递达之后可选的⼀种处理动作。

🌉在内核中的表⽰

信号在内核中的表⽰⽰意图
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  • 每个信号都有两个标志位分别表⽰阻塞(block)和未(pending),还有⼀个函数指针表⽰处理动作。信号产⽣时,内核在进程控制块中设置该信号的未决标志,直到信号递达才清除该标志。在上图的例⼦中,SIGHUP信号未阻塞也未产⽣过,当它递达时执⾏默认处理动作。
  • SIGINT信号产⽣过,但正在被阻塞,所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略,但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号,因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
  • SIGQUIT信号未产⽣过,⼀旦产⽣SIGQUIT信号将被阻塞,它的处理动作是⽤⼾⾃定义函数sighandler。

如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产⽣过多次,将如何处理?POSIX.1允许系统递送该信
号⼀次或多次。Linux是这样实现的:常规信号在递达之前产⽣多次只计⼀次,⽽实时信号在递达之
前产⽣多次可以依次放在⼀个队列⾥。本章不讨论实时信号。

内核结构
2.6.18 
struct task_struct
{.../* signal handlers */struct sighand_struct *sighand;sigset_t blocked;struct sigpending pending;...
}struct sighand_struct
{atomic_t count;struct k_sigaction action[_NSIG];// #define _NSIG   64 spinlock_t siglock;  
}struct __new_sigaction
{__sighandler_t sa_handler;unsigned long sa_flags;void (*sa_restorer)(void); /* Not used by Linux /SPARC */__new_sigset_t sa_mask;
}struct k_sigaction
{struct __new_sigactionsa;void __user *ka_restorer;
};/* Type of a signal handler.  */
typedef void struct (*__sighandler_t)(int);struct sigpending
{struct list_head list;sigset_t signal;
};

🌠 sigset_t

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从上图来看,每个信号只有⼀个bit的未决标志,⾮0即1,不记录该信号产⽣了多少次,阻塞标志也是这样表⽰的。因此,未决和阻塞标志可以⽤相同的数据类型sigset_t来存储,sigset_t称为信号集, 这个类型可以表⽰每个信号的“有效”或“⽆效”状态,在阻塞信号集中“有效”和“⽆效”的含义是该信号是否被阻塞,⽽在未决信号集中“有效”和“⽆效”的含义是该信号是否处于未决状态。

将详细介绍信号集的各种操作。阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字(SignalMask),这⾥的“屏蔽”，应该理解为阻塞⽽不是忽略。

🌠信号集操作函数

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,从使⽤者的⻆度是不必关⼼的,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,⽐如⽤printf直接打印sigset_t变量是没有意义的。

 #include <signal.h> 
int sigemptyset(sigset_t *set); 
int sigfillset(sigset_t *set); 
int sigaddset(sigset_t *set, int signo); 
int sigdelset(sigset_t *set, int signo); 
int sigismember(const sigset_t *set, int signo);
  • 函数sigemptyset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit清零,表⽰该信号集不包含任何有效信号。
  • 函数sigfillset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit置位,表⽰该信号集的有效信号包括系统⽀持的所有信号。
  • 注意,在使⽤sigset_t类型的变量之前,⼀定要调⽤sigemptyset或sigfillset做初始化,使信号集处于确定的状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调⽤sigaddset和sigdelset在该信号集中添加或删除某种有效信号。
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这四个函数都是成功返回0,出错返回-1。sigismember是⼀个布尔函数,⽤于判断⼀个信号集的有效信号中是否包含某种信号,若包含则返回1,不包含则返回0,出错返回-1。

🌉sigprocmask

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

如果oset是⾮空指针,则读取进程的当前信号屏蔽字通过oset参数传出。如果set是⾮空指针,则更改进程的信号屏蔽字,参数how指⽰如何更改。如果oset和set都是⾮空指针,则先将原来的信号屏蔽字备份到oset⾥,然后根据set和how参数更改信号屏蔽字。假设当前的信号屏蔽字为mask,下表说明了how参数的可选值。

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如果调⽤sigprocmask解除了对当前若⼲个未决信号的阻塞,则在sigprocmask返回前,⾄少将其中⼀个信号递达。

🌉sigpending

 #include <signal.h>int sigpending(sigset_t *set);
读取当前进程的未决信号集,通过set参数传出。调⽤成功则返回0,出错则返回-1

下⾯⽤刚学的⼏个函数做个实验。程序如下:
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#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <cstdio>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>void PrintPending(sigset_t &pending)
{std::cout << "curr process[" << getpid() << "]pending: ";for (int signo = 31; signo >= 1; signo--){if (sigismember(&pending, signo)){std::cout << 1;}else{std::cout << 0;}}std::cout << "\n";
}void handler(int signo)
{std::cout << signo << " 号信号被递达 !!!" << std::endl;std::cout << "-------------------------------" << std::endl;sigset_t pending;sigpending(&pending);PrintPending(pending);std::cout << "-------------------------------" << std::endl;
}int main()
{// 0.捕捉2号信号signal(2, handler); // ⾃定义捕捉// signal(2, SIG_IGN); //忽略⼀个信号// signal(2, SIG_DFL); //信号的默认处理动作// 1.屏蔽 2 号信号sigset_t block_set, old_set;sigemptyset(&block_set);sigemptyset(&old_set);sigaddset(&block_set, SIGINT); // 我们有没有修改当前进⾏的内核block表呢？？？ 1 0// 1.1设置进⼊进程的Block表中sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_set, &old_set); // 真正的修改当前进⾏的内核block表，完成了对 2 号信号的屏蔽！ int cnt = 15;int cnt = 15;while (true){// 2. 获取当前进程的pending信号集sigset_t pending;sigpending(&pending);// 3. 打印pending信号集PrintPending(pending);cnt--;// 4.解除对2 号信号的屏蔽if (cnt == 0){std::cout << "解除对 2 号信号的屏蔽 !!!" << std::endl;sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_set, &block_set);}sleep(1);}
}

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程序运⾏时,每秒钟把各信号的未决状态打印⼀遍,由于我们阻塞了SIGINT信号,按Ctrl-C将会使SIGINT
信号处于未决状态,按Ctrl-\仍然可以终⽌程序,因为SIGQUIT信号没有阻塞。

🚩总结

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