Linux--进程信号(pending, block, Handler)集

news2024/11/28 16:27:04

信号在产生之后，到未被处理的这段时间内，是保存在进程的PCB结构体内的一张位图中的，位图的每个比特位的编号就代表着改信号是否产生，比特位为1表示该信号产生，0表示不存在。

本篇文章就来详细的解答信号在内核中具体的保存和处理方式。

注意，本文谈到的都是非实时信号。

一，三大集合表

1，block集合表代表着该信号是否被阻塞，如果该某个信号的block位图被修改为1，即表示该信号被阻塞，即使产生了该信号，进程也不会处理该信号。

2，pending集合代表的是该信号是否产生了，如果对应的比特位为1，代表着该信号已经产生，如果此时该信号未被阻塞，那么就会在合适的时候对该信号进行处理。（这个合适的时候就是当进程从内核态转化为用户态的时候）。处理的方式就是对应handler表中的方式。

3，handler集合代表着该信号的处理方式，处理方式有三种

一是SIG_DFL，即该信号的默认处理方式，比如2号信号就是结束进程，那么当2号信号被处理的时候，进程就会被结束。

二是SIG_IGN，即忽略该信号。当该信号需要被处理的时候，什么也不做，就是对该信号进行忽略处理。

三是用户自定义方法，当我们用signal或者sigaction函数对某个信号设置了自定义的捕捉方法，那么该信号处理的时候就会调用我们自定义的方法，而不是默认的信号处理方法。

二，信号集

Linux系统为我们提供了对block和pending信号集的操作方式。

1，概念：

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。

阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字(Signal Mask)。

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。

未决状态是指一个信号产生但是还未被处理的状态。

2，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。

#include <signal.h> 头文件

int sigemptyset(sigset_t *set); 将该信号集的所有比特位设置为0

int sigfillset(sigset_t *set); 将该信号集的所有比特位设置为1

int sigaddset (sigset_t *set, int signo); 为该信号集添加某个信号signo

int sigdelset(sigset_t *set, int signo); 为该信号集删除某个信号signo

int sigismember（const sigset_t *set, int signo); 查看该signo信号是否存在于该信号集中存在返回1 ，反之返回0

通过以上的介绍，我们就可以自己先设置好一个信号集，将某个信号添加到我们自定义的信号集中，然后再通过下面的 sigprocmask 函数将自定义的信号集设置到进程的内核block信号集中。

sigprocmask函数

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。如果不需要备份老的信号屏蔽字就将oset设置为nullptr。

sigpending函数

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。

下面我们就使用上面谈到的函数写一个小的实验。

实验内容：

1，自定义一个信号集，将2号信号设置阻塞，并将该信号添加到该进程的内核block表中并读取该进程原来的block表，将该表存放在我们自定义的oldset信号集中。

2，对2号信号进行捕捉，并在10秒内发送2号信号，观察结果。

3，在执行10秒之后，再将原本的block信号集设置回内核中。再次发送2号信号，观察结果

代码:

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

void handler(int signo)
{
    cout << "signal num : " << signo  << " pid : "<< getpid() <<endl;
}
int main()
{
    signal(2, handler);//对2号信号设置自定义捕捉方法
    
    sigset_t set, oldset;
    //对自定义信号集进行初始化
    sigemptyset(&set);
    sigemptyset(&oldset);

    sigaddset(&set, 2);//将2好信号添加到set中
    
    //将set设置到该进程的内核block表中，并将原本的block表的信息存放到oldset中。
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, &oldset);

    int cnt = 10;
    while(1)
    {
        //循环等待我们发送2号信号
        sleep(1);
        cout << "main pid : " << getpid() << endl;

        if(--cnt == 0)
        {
            sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, nullptr);
        }
    }

    return 0;
}

实验现象：