从0开始Linux（34）——进程信号（3）信号保存

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博主ID：代码小豪

• 默认行为：如果我们没有使用signal函数修改进程对一个信号的行为，那么它采用的就是默认行为。如果想要将进程对于某信号的重新改为默认，则使用系统调用signal(signo,SIG_DEF)
• 忽略：忽略也是进程对于信号做出的行为，比如bash进程就会忽略SIGINT的操作，如果想要让进程忽略某个信号，则使用signal(signo,SIG_IGN)
• 自定义行为：如果我们想让进程对signo的信号做出的行为为handle函数，则使用signal(signo,handle)。

在前面的文章中，我们了解到，进程的信号本质上不是发送给进程的，而是发送给操作系统的，操作系统收到信号后，会将对应的信号写进进程的PCB有关映射信号的位图当中。因此与其说是向进程发送信号，更像是系统向进程PCB写入信号。

那么我么来思考第一件事，那就是进程一旦被写入了信号，操作系统就会让进程执行对应行为吗？当然不是了。因为操作系统需要做的工作太多，比如管理进程的调度，管理文件，管理内存等，所以并不是立马就能让进程执行的。由于写入进程信号，到进程执行行为之间存在时间差，所以要将进程信号保存下来，这个操作就是信号保存。

信号保存

信号的补充概念

• 进程执行信号对应行为时，叫做信号递达
• 进程在被OS写入信号，到执行信号对应行为的过程，叫做信号未决（pending）
• 进程可以选择屏蔽（block）某个信号
• 如果进程屏蔽了某个信号，在该信号发生后，会一直处于未决（pending）状态，直到解除对该信号的屏蔽，进程才会信号递达
• 屏蔽信号和忽略信号是不一样的，忽略信号是进程处理信号的一种行为。

从内核解析进程信号

那么进程信号的原理是什么呢？我们从内核当中进行分析。在进程PCB中，存在三个与信号相关的数据结构，我们称其为：block表，pending表，handler表。其中，block表与信号屏蔽有关，pending表与信号未决有关，handle表与信号递达有关。（博主并不喜欢信号递达这个名词，更喜欢称之为信号行为，纯属个人观点）。

其中block表和pending表，我们看做是一个位图（实际上和位图作用类似，但是结构上不同，因此将位图作为逻辑结构来讲述。）在block表中，信号在位图中的位置，就是信号值。而位上的数据，表示对该信号是否进行屏蔽，0表示否，1表示真。比如如果我们将SIG_INT进行屏蔽，那么SIG_INT的信号值为2，那么在block表中的第二个位置被写入1。

而pending表则表示有哪些信号处于pending状态，在pending表中，表中的位置表示信号值，而表中的数据表示该信号是否处于pending状态，0表示否，1表示真。比如SIG_INT处于pending状态，那么在pending表的第二个位置被写入1。

而handler表是一个函数指针数组，其中数组下标表示信号值，而保存的内容，是进程对于该信号值对应的行为。比如当进程收到SIG_INT信号时，就会执行handler表中的第二个行为，即SIG_DEF。

那么一个完成的过程是怎样的呢？首先是OS收到对该进程信号，比如SIG_INT，那么OS就会找到该进程的PCB中的pending表，将对应位置的信号状态设为1。那么接下来就是要让进程执行对应handle了。首先OS会对比block表中的信号是否被屏蔽，如果没有被屏蔽，就执行对应的行为，如果被屏蔽，就一直让信号处于pending状态。直到屏蔽被取消。

那么我们前面以及后面要学到的与进程信号先关的系统调用，本质上都是对这三个表的修改。比如kill函数，是对pending表的数据进行写入，比如signal()函数，是对handler表中的行为，进行修改。那么如果我们要修改block表，又该怎么做呢？

修改block表

首先，block表的系统调用，需要我们传入sigset_t类型的参数，那么这个sigset_t是何方神圣呢？听我娓娓道来。

这个sigset_t是glibc内置的数据类型，定义在头文件<signal.h>中，其定义如下：

typedef struct
{
  unsigned long int __val[_SIGSET_NWORDS];
} __sigset_t;

typedef __sigset_t sigset_t;

pending表和block表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。

有趣的是，在linux内核代码中，block表和pending表的数据类型都是sigset_t。

虽然pending表的类型是struct sigpending类型，但其实这个struct sigpending本质是对sigset_t进行的一个封装。

我们可以在程序当中直接定义一个sigset_t类型的变量，但是这个结构体毕竟不是我们自己写的。所以修改sigset_t类型的变量，我们要依靠标准库提供的函数。

int setemptyset(sigset_t* set);

int sigfillset(sigset_t* set);

int sigaddset(sigset_t* set,int signal);

int sigdelset(sigset_t* set,int signal);

int sigisnumber(const sigset_t* set,int signal);

• sigemptyset()可以将传入函数的信号集set初始化成全0
• sigfillset（）将传入函数的信号集set全置为有效（可以理解成为1）
• sigaddset() 将传入函数的信号集set当中的信号设为有效
• sigdelset（）将传入函数的信号集set的被启用的信号，设为无效
• sigismember()，检测传入函数的信号集set的signal信号是否被启用。

前面提到了，修改pending表的系统调用可以使用kill，而修改handler表的系统调用是signal。那么修改block表应该使用哪些系统调用呢？

修改block表的系统调用是sigprocmask()。其函数原型如下：

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

它的参数有点复杂，我们一个一个讲起。

首先是how，how表示我们修改block表的方式，分为SIG_BLOCK,SIG_UNBLOCK,SIG_SETMASK。这三个选项对应的行为都不同。

第二个参数为set，这个set是一个sigset_t类型的指针，也就是我们前面所说的信号集。该参数是一个输入型参数，即我们将我们自定义出的信号集，以指针的方式传递给sigprocmask函数。该系统调用会用我们自定义的set，修改内核中的block表（block表也是sigset_t类型）。

第三个参数为oldset。也是一个信号集，但是它是一个输出型参数，将oldset传入该函数中，可以或得被修改前的block表的数据。

那么现在我们就来写如下的代码试试这些函数调用。

首先，我们要定义出自己的信号集。

sigset_t myblock,oldblock;//定义一个输入信号集的myblock，和一个输出信号集的oldblock
//初始化信号集
sigemptyset(&myblock);
sigemptyset(&oldblock);
//将信号集中的SIGINT 屏蔽
sigaddset(&myblock,SIGINT);

但是如果我们想要真的屏蔽掉SIGINT信号，光定义出自己的信号集是没用的，因为OS当中的block表并没有被修改。因此我们通过sigprocmask函数，将我们自定义的set传给操作系统，修改block表。

sigprocmask(SIG_BLOCK,&myblock,&oldblock);
//这个oldblock是输出型参数，其内容是被修改前的内核block表中的数据。
//目的是为了方便我们回溯之前的block表

通过sigprocmask函数调用，可以修改内核的block表。达到屏蔽信号的作用。