linux：进程中信号的“3种状态 And 3张表”

高能预警

本文主要介绍了信号在进程pcb中的表示方法并用代码验证其真实性。

主要内容有：

1.信号在进程中的表示方法：3种状态—3张表

2.对上述方法进行代码验证，包括：

信号集（sigset_t）和信号屏蔽字（Signal Mask）及信号集操作函数的介绍

代码验证（pending表）

————>全文阅读大概需要5min（我发四）<————

3种状态 And 3张表

在博主上篇博文中降到进程收到信号后，其可选的处理动作有以下三种:

1.忽略此信号。

2.执⾏行该信号的默认处理动作（终止该信号）。

3.提供⼀个信号处理函数（自定义动作）,要求内核在处理该信号时切换到用户态执行这个处理函数,这种方式称为捕捉(Catch)一个信号。

欢迎大家围观：linux信号基本概念及如何产生信号

而这3种处理动作属于信号的第3种状态：信号递达（进程对信号的实际处理动作）。

很明显，信号递达是信号已经被进程接收时的状态。

而信号在没有发给进程之前，有两种状态：

第1种：信号阻塞（被阻塞的信号产生时将一直保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞, 才执⾏递达的动作）

第2种：信号未决（信号从产生到递达之间的状态）

一定要区分阻塞和忽略的区别：

1.忽略是进程对信号的一种处理方式，它属于信号递达状态。而阻塞是跟信号递达同级的概念。

2.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。

3种状态说完了，下面我们来看信号在进程pcb中是如何存储的，具体来说，就是3张表：



这3张表分别对应3种状态：

信号阻塞（block）

信号未决（pending）

信号递达—自定义捕捉函数（handler）

其中，前两张表都是位图（BitSet）来存储的。信号被阻塞就将相应位置1，否则置0。而pending表中，若置1则表示信号存在，0则相反。换句话说，pending表中的数据是判断信号是否存在的唯一依据。

此外，上图中还有3个例子，结合上边的概念就可以知道：

SIGALRM信号未阻塞也未产生过，但当它递达时就会执行默认处理动作。

SIGINT信号产生过，但已被阻塞。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，一旦产⽣将被阻塞，它的处理动作是用户自定义的捕捉函数handler。

还有一个问题：如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产生多次，将如何处理?

POSIX.1标准允许系统递送某信号一次或多次。Linux是这样实现的：常规信号（1-31）在递达之前产⽣生多次只计一次。而实时信号（34-64）在递达之前产生多次可以依次放在一个队列里。

信号集（sigset_t）和信号屏蔽字（Signal Mask）

在上图中，未决和阻塞标志都可以用相同的数据结构（位图）存储。所以当然可以用同一数据类型来表示，这就是sigset_t.

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。在阻塞信号集其含义是该信号是否被阻塞；在未决信号集中就代表该信号是否处于未决状态。

阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字(Signal Mask)，这里的“屏蔽”应该理解为阻塞而不是忽略。


既然未决和阻塞状态都是用位图来表示的，那么能不能用移位操作来改变信号状态呢？，当然是——不行的。系统对于信号集有特定的信号集操作函数，所以不能用移位操作。只能调用这些操作函数来改变信号状态。那么接下来就来看看系统中有哪些信号集操作函数吧：



注：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。

此外，系统还提供了信号屏蔽字（block表）的操作函数：



其中：

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。

2.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。

3.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：



注：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。

还有读取未决信号集（pending表）的函数：



因为信号存不存在是客观事实，所以系统没有必要提供对pending表的设置接口。

Code

了解了信号集和信号屏蔽字的概念和信号集的各种操作函数。现在我们来编写代码测试一下信号的存储是否真如上边所说。

step1：屏蔽2号信号后，再使其变为未决状态，观察信号集数据由0变1

代码：





执行效果：



step2：解除2号信号的阻塞状态，使其抵达。捕捉到2号信号后，信号集数据又从1变0，变为以前的状态。再次crtl+c后，就不会发生1中的变化了。

代码：



执行效果：

The End

信号系列文还有最后一篇“信号的捕捉”，博主后续会更新。敬请期待。。。