Linux中的信号(注册,注销,处理,阻塞)

未决：pending（汉语翻译：待定，即将发生）

• 信号产生但没有被处理，pending表0变1，表示进程收到对应信号(准确的来说叫信号写入)
• 阻塞，为了拦截对应信号做出对应的处理动作。不想处理某些信号，拦不住别人给进程发
• 信号待定是可以随时递达（被处理），如果没有被阻塞，信号会在合适的时候递达（被处理）
• 什么叫合适的时候：从内核态切换到用户态时进行信号的检测和处理
• 如果信号阻塞，该信号永远处于未决状态
• 总之pending表就是随时能处理信号，一旦设置了阻塞，只有解除阻塞才能处理信号

信号注册

信号注册：在进程中做标记，让进程能够知道自己收到某个信号，官方说法操作系统内核给进程发送信号的过程，这个过程称为注册

• PCB中有一个pending未决（没有被处理）信号的集合（是一个位图结构），标记进程收到了某个信号
• PCB中有一个sigqueue链表（实质是一个双向链表），进程每收到一个信号，就是给该链表中添加一个对应信号的节点，并且修改位图，将信号值对应位置置1

非可靠信号注册：

• 如果没有收到信号则注册（添加节点，位图置1）
• 如果之前收到了信号还未处理，则什么都不做（丢弃）

可靠信号注册：

• 不管位图是否置1（是否已经注册，还没处理），都会添加一个信号节点

可以通过sigqueue函数在发送信号的同时携带数据

信号注销

什么是注销：

• 在信号被处理之前，消除信号存在的痕迹
• 主要防止信号被重复处理

非可靠信号的注销：

删除信号的信息节点，位图置0

可靠信号的注销：

删除信号的一个信息节点，当前没有相同节点则位图置0

信号处理

处理就是调用信号的处理函数

有三种处理方式

默认处理：系统中已经定义好了处理方式

忽略处理：空的处理方式

SIGCHLD：子进程再退出时给父进程发送一个SIGCHLD信号，父进程对于该信号的处理方式是忽略处理 该信号对于所有进程而言都是忽略处理

自定义处理：自己定义一个处理函数，替换掉处理函数

自定义处理函数signal

用handler函数，替换signum信号当前的处理函数

自定义信号的捕捉流程（捕捉流程：从用户态进入内核态，找到信号并处理的过程）

进入内核的原因：

• 系统调用函数
• 中断
• 进程异常

当前执行流在用户态收到信号，不能立即处理信号，而是从用户态切换到内核态时处理

进入内核后，执行流并不知道要处理信号，而是执行一些功能当要从内核态返回到用户态，一定会调用do_signal函数判断当前进程有无收到信号，收到则立即处理，没有直接返回到用户态

如果有信号就执行信号对应动作

如果是自定义处理方式，会从内核态切换到用户态执行自定义函数，调用sigreturn函数再次进入到内核（不能以内核身份执行用户写的自定义代码）

再去调用dosignal判断是否有其它信号需要处理

信号阻塞

阻塞（阻塞不是在处理信号）

信号被阻塞后依然会注册，但是暂时不处理（直到被解除阻塞）

PCB中有个block阻塞信号集合，哪个信号被添加到block阻塞集合中，表示收到信号但暂时不处理

更改或获取进程的信号block表（将信号集合设置进内核）

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

how：对PCB中信号阻塞集合进行的操作

SIG_BLOCK：block|=set

把set集合中的信号添加到block集合中，阻塞set集合中的信号

SIG_UNBLOCK：block&=~set

解除

SIG_SETMASK：block=set

重新设置block表

oldset将修改前block集合中的信息添加到old中，便于还原

是输出型参数，将原block返回，不想返回设置为NULL

要屏蔽2号信号，将2号信号添加到set中

set是输入型参数

• 函数在阻塞指定信号时，就要传进去一个集合， 意味着要将所有的信号添加到一个集合中
• 所以要先定义一个信号集合的变量sigset_t
• 通过sigsetempty(sigset* set)先将集合中的数据清空
• 通过sigaddset(sigset_t* set, int sugnum)----将signum添加到set集合中（单个添加）
• 通过sigfillset(sigset_t *set)------------------------将所有信号添加到set中
• 通过sigdelset(sigset_t *set, int signum)----移除指定信号
• 通过sigismember(sigset_t *set, int signum)–按段信号signum是(返回1)否(-1)在set信号集合中

9号和19号不能被阻塞，忽略，自定义

僵尸进程是已经死了的

SIGPIPE

• 管道读端关闭，继续写，会在write会触发异常

SIGCHLD

• 子进程退出时给父进程发送的信号
• 这个信号的默认处理方式是忽略，因此未对子进程退出做出处理

修改SIGCHLD的默认处理方法（让回调函数内部wait子进程）其实并不合理

因为该信号是非可靠信号，大量子进程同时退出，发出的多个非可靠信号可能只注册了一次

可直接显示忽略，明确告诉OS，子进程退出我不关心，直接把资源回收

signal(SIGCHLD, SIG_IGN)

或者在回调函数内部，使用waitpid循环等待每一个子进程退出的信号

int sigpending(sigset_t *set)

获取当前进程的pending信号集（输出型参数），放入set集合中

PCB如何获取signal函数使用自定义信号

在PCB有一个结构体指针struct sighand_struct* sighand，该指针指向结构体sighand_struct；

该结构体中有一个struct k_sigaction action[_NSIG]数组，数组中的每个元素是一个多重嵌套结构体，如图

• action数组中一个元素就保存了一个信号对应的处理方式，
• 例如，2号信号对应一个action数组中的元素，2号信号的处理方式就保存在_sighander_t类型的变量中
• 该类型的变量保存了三种数据，就是上述的三种信号处理方式，默认处理、忽略处理、自定义处理

PCB与signal函数的关系

• 在调用signal函数，参数sighandler保存了新函数地址，该新地址是传送给PCB中action数组的元素，该元素内容被修改
• 就通过signal函数改变了2号信号的处理方式，
• 当进程在处理2号时通过PCB一步步找到action数组找到2号信号的处理方式，发现其处理方式是自定义的函数
• 从而调用自定义的函数

sigaction函数

修改指定信号的处理动作

改变action数组元素中第二个结构体，而signal函数只是改变该结构体下的一个成员变量

需要配合其他函数使用

sa_handler是信号的处理方式

sa_mask：信号正在被处理时，内存会将当前信号加入到信号屏蔽字，信号返回时回复成原来的信号屏蔽字

这样保证了在处理某个信号时，此信号再次产生就会被阻塞直到当前处理结束

需要用到的清空函数（上图黑色部分指错了）：

可重入函数

现有一个链表需要进行头插，在执行头插函数时，代码进入内核在退出时发现一个信号，该信号也是在执行头插代码

这样会发生内存泄漏，信号所调用的头插函数插入的节点找不到了，这种函数就称为不可重入函数

如果只是访问变量或者参数，则称为可重入函数

volatile关键字

在编译的时候，全局变量flags只进行逻辑运算，编译器会自动将其优化，将变量优化到寄存器中

不从内存中读取，而信号修改flag的值只是对内存值修改

防止编译时因优化，使CPU不从内存中取值，而从寄存器中取值

sigchld

子进程退出时不是默默的退出

子进程退出时会给父进程发送SIGCHLD信号，该信号的默认处理方式是IGN（忽略）

无论是阻塞还是非阻塞，都需要父进程主动去询问

则现在提前告诉子进程，子进程死亡时发消息，父进程收到后回收资源即可

所以通过signal函数修改SIGCHLD信号的处理方式，改为wait等待子进程即可

前七个子进程结束，通过waitpid等待成功，在等待第八个子进程退出时，父进程会阻塞在waitpid函数处

通过sigaction将SIGCHLD的处理动作设置为SIG_IGN，这样fork出来的子进程在终止时会自动清理掉，不会产生僵尸进程

这两个忽略其实没有任何区别

意义：手动设置了SIG_IGN，除了修改父进程，子进程也会受影响，让子进程退出不给对应父进程发送信号

在OS层面上，手动设置信号，会在设置子进程时不给父进程发消息，并自动释放

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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