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【linux学习指南】详解Linux进程信号保存

article 2024/12/2 3:52:10

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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。

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。

在这里插入图片描述
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:
在这里插入图片描述

#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);
    }
}