Linux进程信号的发送和保存方法

目录

• 一、信号发送
• 1、信号动作
• 2、信号发送的本质
• 普通信号
• 实时信号
• 3、core dump
• 二、信号的保存
• 1、前置概念
• 2、阻塞信号
• 3、保存信号
• 4、信号递达
• 5、总结
• 三、信号集操作函数
• 1、设置block位图
• 2、设置pending位图
• 3、设置handler行为
• 四、验证信号保存行为

一、信号发送

1、信号动作

通过指令man -7 signal查看信号的手册，然后往下翻翻可以看到普通信号发出后对应的操作，以及它们的信号编号，和详细描述信息

2、信号发送的本质

普通信号

信号发送的本质实际上是写信号，把信号写到进程PCB结构体对应的位图上去，在进程的PCB中有这么一个位图（是pending位图，下面会说）正好对应着我们从1 ~ 31的普通信号编号，收到哪个信号就将哪一位对应的比特位置为1，表示收到信号，然后PCB再做对应的工作

值得注意的是，如果连续发普通信号，那么进程只会处理最后一次的信号，每次写都是覆盖写的

实时信号

我们前面说过信号分为31个普通信号和31个实时信号，实时信号的作用类似于我们嵌入式RTOS实时运转场景，要保持实时性，实时信号发送的本质类似于普通信号，不过此时我们保存信号的载体不再是一个位图，而是一个结构体，它们被组织在信号队列当中，谁先发送谁就先入队，队列遵循先入先出的规则，所以先发送也代表着先被处理

值得注意的是，如果连续发实时信号，那么进程会将队列中的信号一个个全部处理

3、core dump

当程序在运行过程中发生崩溃（如段错误、除零错误等），Core dump 会记录下程序崩溃瞬间的内存状态，包括寄存器的值、调用栈信息、全局变量和局部变量的值等，开发人员可以使用调试工具编程（如 GDB）加载 Core dump 文件，通过分析这些信息，准确地找到程序崩溃的位置和原因

我们可以通过ulimit -c 10240将core文件的大小限制修改为10240字节，出现错误的时候core文件可能瞬间会被打满的，所以我们云服务器上一般默认core文件的大小限制为0，我们要是用的话再修改它的大小限制即可

形成的文件叫做core.pid，pid就是出错进程的pid，假设test进程出现错误，12314是它的pid，我们可以通过在gdb模式下输入gdb test core.12314打印错误信息和原因

二、信号的保存

1、前置概念

实际执行信号的处理动作称为信号递达

信号从产生到递达之间的状态，称为信号未决

被阻塞的信号产生是将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作

2、阻塞信号

信号被阻塞就是将信号阻塞在信号未决状态，具体实现阻塞功能的，是一个位图block

block是一个位图，共31位，对应1 ~ 31号信号，当对应比特位为1时，表示该编号信号被阻塞，为0则表示不阻塞

如果信号被阻塞则进入阻塞态，若没有被阻塞那么信号进入未决状态

3、保存信号

未决状态的作用就是保存信号，它保存信号编程的方式也是通过位图pending

pending也是一个位图，与block一致，对应的下标和信号编号也是一一对应，当对应比特位为1时，表示该编号信号处于未决状态，为0则信号递达

实际上block和pending都属于保存信号，只不过因为有两个位图，我们分开来说罢了

4、信号递达

信号递达后的信号，会执行相对应的行为，有SIG_DFL:默认处理动作，SIG_IGN:忽略，和自定义处理sighandler，这在前面提到过

5、总结

一个信号，首先要经过block，block为0来到pending，pending为0来到handler执行动作，其中，9号和19号新号还是特例，它们是不能被阻塞和保存的，这两个信号一旦发出就是直接handler，其实也不用handler了，它们对应的不可能为忽略和信号捕捉后的自定义函数，只能为默认动作终止和暂停

三、信号集操作函数

信号集操作函数顾名思义就是操作信号集的函数，sigset_t被称作信号集，是操作系统提供的数据类型，用于描述位图，下面就是信号集操作函数

#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set); 
// 将位图全部设置为 0

int sigfillset(sigset_t *set); 
// 将位图全部都设置为 1

int sigaddset (sigset_t *set, int signo); 
// 将位图中的某一位设置为 1

int sigdelset(sigset_t *set, int signo); 
// 将位图中的某一位设置为 0

int sigismember(const sigset_t *set, int signo); 
// 判断一个信号是否在信号集中，不在返回0，在返回1，出错返回-1

1、设置block位图

sigprocmask是一个在信号处理中非常重要的系统调用，主要用于检查、修改进程的信号掩码（阻塞信号集）

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

返回值:若成功则为0,若出错则为-1

how：指定对信号掩码的操作方式

set：指向一个sigset_t类型的信号集，该信号集包含了要操作的信号，如果how的值为SIG_BLOCK或SIG_UNBLOCK，则set表示要添加或移除的信号集；如果how的值为SIG_SEjsTMASK，则set表示要设置的新的信号掩码，若该参数为NULL，则不改变当前的信号掩码，仅获取当前信号掩码，此时oset不能为NULL

oset：指向一个sigset_t类型的信号集，用于存储调用sigprocmask之前的信号掩码，如果不需要保存旧的信号掩码，可以将该参数设置为NULL

2、设置pending位图

sigpending是一个用于获取进程当前未决信号集的系统调用

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

返回值：成功返回0，失败返回-1

set：sigpending函数会将当前进程中处于未决状态（即已发送但由于被阻python塞而尚未被处理）的信号集存储到set所指向的sigset_t对象中

3、设置handler行为

三种情况，默认，忽略和自定义，自定义那当然是signal函数，前面有，不再赘述

四、验证信号保存行为

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

using namespace std;
//打印出位图
void PrintPending(const sigset_t &pset)
{
    for(int i = 31; i >= 1; i--)
    {
        cout << sigismember(&pset, i);
    }
    cout << endl;
}

void handler(int signum)
{
    cout << "catch a signum: " << signum << endl;
}

int main()
{
	//自定义捕捉2号信号
    signal(2, handler);

    sigset_t bset, oset; 
    sigemptyset(&bset); // bset信号集清空
    sigemptyset(&oset); // oset信号集清空
    sigphpaddset(&bset, 2); // 将bset的第2位设为1，也就是给bset中添加上2号信号

    // 调用系统调用，将数据设置进内核，设置block，此时2号信号被阻塞
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &bset, &oset);

    // 重复打印当前进程的 pending 信号集，期间向进程发送 2号信号
    // 因为 2号信号被阻塞了，所以 2号信号会一直被保存在 pending 中
    sigset_t pset; 
    sigemptyset(&pset);// pset信号集清空
    int cnt = 0;
    //在15秒内，未接受信号前，都是一直打印0
    while(true)
    {
         int n = sigpending(&pset);
         if(n < 0) continue;
         //打印位图
         PrintPending(pset);
         sleep(1);
         cnt++;
         if(cnt == 15)
         {
            cout << "unblock 2 signo" << endl;
            // 打印15次位图后解除阻塞
            sigdelset(&bset, 2);//将bset的第2位设置为0，也就是给bset去除2号新号，不阻塞2号
            //设置当前信号屏蔽字为oset指向的值，也就是0
            sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, nullptr);
         }
    }

    return 0;
}

查看一下效果，在3秒后，我按下ctrl+c，然后我们的捕捉信号函数没有工作，说明信号被阻塞了，然后15秒后我们自动放开阻塞，瞬间打印出handler函数定义要打印的信息，再按ctrl+c就正常进行handler行为了

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