Linux 信号保存

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前言

阻塞信号

1. 信号其他相关常见概念

1.1生活角度理解信号传递的过程

2. 在内核中的表示

3. sigset_t

4. 信号集操作函数

sigprocmask

sigpending

代码演示

前言

信号产生的篇章是帮助大家对信号的概念有一个了解，从上篇我们知道了产生信号4种方式，当今的社会中，每天都会有许多的信息产生，一些重要的信息都会被保存，那进程的产生的信号是如何被保存的？我们只需要用一个整型位图来表示就行了，一个整型32个比特位，从1号位开始一直到31，在比特位中1表示就是有信号，反之0就是没有。

阻塞信号

1. 信号其他相关常见概念

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。

信号传递的过程：

信号产生 -> 信号未决 -> 信号递达

在信号产生到信号递达的过程中，可能会出现阻塞某个信号。

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.

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。

1.1生活角度理解信号传递的过程

比如谈恋爱

张三和李四是好兄弟，张三暗恋隔壁班的翠花。但是张三比较腼腆，叫李四去送情书给翠花，而李四这个人笨手笨脚被班主任发现了。情书被拦截，对于翠花而言张三喜欢她的这个消息，她可能到毕业也不知道。

这时我们就分情况：

如果没有被班主任拦截，翠花知道了张三喜欢她，但是翠花在张三没表白之前就知道张三是个渣男。这时她就会选择忽略。（忽略）
如果张三不是渣男，且翠花也对他有好感，他们就在一起了。（自然法则 -> 系统方式）
如果翠花是百合，那么翠花就会用自己的方式来谈恋爱（同性恋 -> 用户自定义）

如果上面的故事理解了我们就来看系统层面内核结构

2. 在内核中的表示

这里阻塞表和未决表其实就是位图，上面是位图？看下图

每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(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,它的处理动作是用户自定义sighandler。

如果同一个信号被多次发送，OS是怎么处理的？答案是只会被处理一次，因为位图只有一位。

3. sigset_t

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。

/* A `sigset_t' has a bit for each signal.  */# define _SIGSET_NWORDS	(1024 / (8 * sizeof (unsigned long int)))
typedef struct{unsigned long int __val[_SIGSET_NWORDS];} __sigset_t;#endif

如何根据 sigset_t 位图结构进行比特位的操作？

假设现在要获取第 xxx 个比特位
首先定位数组下标（对哪个数组操作）xxx / (8 * sizeof (unsigned long int)) = y
求余获取比特位（对哪个比特位操作）：xxx % (8 * sizeof (unsigned long int)) = h
对比特位进行操作即可
假设待操作对象为 XXX
置 1：XXX._val[y] |= (1 << 31)
置 0：XXX._val[y] &= (~(1 << 31))

那如果我要增删改查？

增：| 操作，将比特位置为 1
删：& 操作，将比特位置为 0
改：| 或 & 操作，灵活变动
查：判断指定比特位是否为 1 即可

这里需要强调的是不要自己去这么搞，OS给我们提供接口

4. 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,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变量是没有意义所以OS为我们提供一批系统接口

#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

sigprocmask 是一个在 POSIX 兼容的操作系统中用于操作信号掩码（signal mask）的系统调用。信号掩码决定了哪些信号会被阻塞，即在信号掩码中指定的信号在被取消阻塞之前不会传递给进程。以下是 sigprocmask 函数的基本用法和参数解释：

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

参数说明

how：指定了对信号掩码的操作方式，可以是以下三个宏中的一个：
- SIG_BLOCK：将当前信号掩码与 set 参数指定的信号集进行并集操作。
- SIG_UNBLOCK：从当前信号掩码中移除 set 参数指定的信号集。
- SIG_SETMASK：将当前信号掩码设置为 set 参数指定的信号集。
set：指向 sigset_t 类型的指针，包含了需要操作的信号集。如果 set 是 NULL，则信号掩码保持不变，但当前信号掩码的值会被返回到 oldset（如果 oldset 不是 NULL）。
oldset：指向 sigset_t 类型的指针，用于存储操作前的信号掩码。如果不需要这个信息，可以将此参数设置为 NULL。

返回值

成功：返回 0。
出错：返回 -1，并设置 errno 以指示错误原因。

注意事项

在多线程程序中，sigprocmask 的行为是未定义的。在这种情况下，应该使用 pthread_sigmask 函数来操作信号掩码。
使用信号掩码可以避免在关键代码段中接收和处理信号，从而避免竞态条件和不可预测的行为。

sigpending

sigpending 是一个 POSIX 兼容操作系统中用于检查当前线程挂起（即等待处理）信号的系统调用。直白点就是未决表。以下是 sigpending 函数的基本用法和参数解释：

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

参数说明

set：指向 sigset_t 类型的指针，用于接收未决表信号的集合。

返回值

成功：返回 0。
出错：返回 -1，并设置 errno 以指示错误原因。

错误

EFAULT：如果 set 指向的内存不是进程地址空间的有效部分。

代码演示

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>using namespace std;void myhandler(int singo)
{cout << "catch a singo: " << singo << endl;
}
void print_pending(sigset_t &pending)
{for (int signo = 31; signo >= 1; signo--){if (sigismember(&pending, signo)){cout << "1";}else{cout << "0";}}cout << "\n\n";
}
int main()
{// 1.对2号信号进行自定义捕捉signal(2, myhandler);// 2.1先对2号信号进行屏蔽 --- 数据准备sigset_t bset, oset;sigemptyset(&bset);sigemptyset(&oset);sigaddset(&bset, 2);// 2.2调用系统调用，将数据设置进内核sigprocmask(SIG_SETMASK, &bset, &oset);// 3.重复打印当前进程的pending表  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000sigset_t pending;int cnt = 0;while (true){// 3.1 获取int n = sigpending(&pending);if (n < 0)continue;// 3.2 打印print_pending(pending);sleep(1);// 3.3解除阻塞cnt++;if(cnt == 20){cout << "unblock 2 signo" << endl;sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, nullptr);}}// 4.发送2号信号0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010信号return 0;
}