Linux信号的保存-优快云博客

一、信号的基本概念

一、信号的基本概念

信号是软件中断的一种形式，它允许程序异步地处理事件。当一个信号被发送到进程时，操作系统会中断该进程的正常执行流程，并转而去执行与该信号相关的处理程序。

在信号处理中，有几个关键概念需要明确：

信号递达（Delivery） ：实际执行信号处理动作的时刻，就像信件最终被收件人签收。
信号未决（Pending） ：信号从产生到递达之间的状态，此时信号就像已发出但还未被接收的信件，处于等待处理的状态。
信号阻塞（Block） ：进程可以选择阻塞某个信号，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。阻塞和忽略是不同的概念，阻塞是让信号暂时无法递达，而忽略是在信号递达后选择不进行处理。

二、信号在内核中的表示

在内核中，每个信号都有三个关键元素来描述其状态和处理方式：

阻塞标志位（Block） ：表示该信号是否被阻塞。
未决标志位（Pending） ：表示该信号是否处于未决状态。
处理动作（Handler） ：一个函数指针，指向该信号递达时的处理动作，可以是默认动作、忽略或者用户自定义的处理函数。

信号在内核中的表示示意图：

🍇举个栗子：

假设我们有三个信号：SIGHUP、SIGINT 和 SIGQUIT。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；SIGQUIT 信号未产生过，一旦产生将被阻塞，它的处理动作是用户自定义函数 sighandler。

三、信号集（sigset_t）与操作函数

为了方便对信号进行批量操作，Linux 提供了信号集（sigset_t）的概念。信号集是一种数据结构，用于表示一组信号的状态，每个信号在信号集中用一个比特位来表示其 “有效” 或 “无效” 状态。

1. 信号集操作函数

sigemptyset ：初始化信号集，将所有信号的对应比特位清零，表示该信号集不包含任何有效信号。
sigfillset ：初始化信号集，将所有信号的对应比特位置位，表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。
sigaddset ：在已初始化的信号集中添加指定信号，将其对应比特位置位。
sigdelset ：在已初始化的信号集中删除指定信号，将其对应比特位清零。
sigismember ：判断一个信号是否在指定信号集中，返回值为 1 表示包含，0 表示不包含，-1 表示出错。

2. 示例代码

#include <stdio.h>
#include <signal.h>

int main()
{
    sigset_t s; // 定义一个信号集变量

    sigemptyset(&s); // 初始化信号集，清空所有信号

    sigfillset(&s); // 填充信号集，包含所有信号

    sigaddset(&s, SIGINT); // 添加 SIGINT 信号到信号集

    sigdelset(&s, SIGINT); // 从信号集删除 SIGINT 信号

    int result = sigismember(&s, SIGINT); // 判断 SIGINT 是否在信号集中
    if (result == 1)
        printf("SIGINT is in the set\n");
    else if (result == 0)
        printf("SIGINT is not in the set\n");
    else
        printf("Error occurred\n");

    return 0;
}

四、信号屏蔽与未决信号集操作

1. sigprocmask 函数

sigprocmask 函数用于读取或更改进程的信号屏蔽字（阻塞信号集）。通过该函数，我们可以控制哪些信号被阻塞，从而影响信号的递达行为。

#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);

how 参数 ：指定如何更改信号屏蔽字，可选值为 SIG_BLOCK（将 set 中的信号添加到当前屏蔽字）、SIG_UNBLOCK（将 set 中的信号从当前屏蔽字解除）和 SIG_SETMASK（将当前屏蔽字设置为 set 所指向的值）。
set 参数 ：指向要设置的新信号集。
oset 参数 ：用于保存原来的信号屏蔽字。

2. sigpending 函数

sigpending 函数用于读取进程的未决信号集，帮助我们了解哪些信号已经产生但还未被递达。

#include <signal.h>
int sigpending(sigset_t *set);

3. 示例代码

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

// 打印未决信号集
void printPending(sigset_t *pending)
{
    int i = 1;
    for (i = 1; i <= 31; i++)
    {
        if (sigismember(pending, i))
        {
            printf("1 ");
        }
        else
        {
            printf("0 ");
        }
    }
    printf("\n");
}

// 信号处理函数
void handler(int signo)
{
    printf("handler signo:%d\n", signo);
}

int main()
{
    // 设置信号处理函数
    signal(SIGINT, handler);

    sigset_t set, oset;
    sigemptyset(&set);
    sigemptyset(&oset);

    // 添加 SIGINT 信号到信号集
    sigaddset(&set, SIGINT);

    // 设置信号屏蔽字，阻塞 SIGINT 信号
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, &oset);

    sigset_t pending;
    sigemptyset(&pending);

    int count = 0;
    while (1)
    {
        // 获取未决信号集
        sigpending(&pending);

        // 打印未决信号集
        printPending(&pending);

        sleep(1);

        count++;
        if (count == 7)
        {
            // 恢复原来的信号屏蔽字
            sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL);
            printf("恢复信号屏蔽字\n");
        }
    }

    return 0;
}

运行该程序后，会出现以下情况：

1、初始阶段（前7秒）：