Linux下信号的产生与递达

1. 信号的概念

  一个信号就是一条消息，它通知进程系统中发生了一个某种类型的事件，它属于软件形式的异常，称为Linux信号，它允许进程和内核中断其他进程。

  信号的接收：将信号存在该进程的PCB中。

  信号的识别：在PCB中找到存在的信号。

2. 信号的产生

  1) 用户在终端按下某些键时,终端驱动程序会发送信号给前台进程,例如Ctrl-C产生SIGINT信号。

  2) 硬件异常产生信号,这些条件由硬件检测到并通知内核,然后内核向当前进程发送适当的信号。例如当前进程执行了除以0的指令,CPU的运算单元会产生异常,内核将这个异常解释为SIGFPE信号（号码8）发送给进程。

  3) 调用系统函数，一个进程调用kill(2)函数可以发送信号给另一个进程。可以用kill(1)命令发送信号

给某个进程,kill(1)命令也是调用kill(2)函数实现的,如果不明确指定信号则发送SIGTERM信号,该信号的默认处理动作是终止进程。

  4) 软件条件产生，用alarm函数发送信号。进程可以通过调用alarm函数向它自己发送SIGALRM信号。

3. 对信号的处理动作

  1) 忽略此信号。

  2) 执行该信号的默认处理动作。

  3) 用户自定义。

4. 信号的递达（Delivery）

  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。下图为信号在内核中的示意图。



  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,

  1) SIGHUP信号未阻塞也未产生过,当它递达时执行默认处理动作。

  2) 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。

  3) 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。

5. 相关函数

#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所持的所有信号。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。

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);
int sigpending(sigset_t *set);

  sigprocmask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。

6. 测试代码

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
void printsigset(sigset_t *set)
{
int i = 0;
for(; i< 32; i++)
{
if(sigismember(set, i))
{
printf("1");
}else
{
printf("0");
}
}
printf("\n");
}

void myhander(int sig)
{
printf("get sig: %d\n", sig);
}
int main()
{
int count = 0;
sigset_t s,p;
sigemptyset(&s);
sigemptyset(&p);
sigaddset(&s, SIGINT);
signal(SIGINT, myhander);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &s, NULL);   //阻塞
while(1)
{
sigpending(&p);
printsigset(&p);
sleep(1);
if(count++ == 5)
{
printf("quit pending\n");
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &s, NULL);//解除阻塞
}
}
return 0;
}

7. 运行结果



  当运行程序时，阻塞2号信号（Ctrl+c），此时可通过其他信号停止程序。5秒后，2号信号被递达，以后不会被阻塞。