Linux信号补充——信号发送和保存

三、信号的发送与保存

3.1信号的发送

​ 必须有操作系统来保存信号，因为他是管理者；

​ 信号给进程的task_struct发送信号，在task_struct中维护了一个整数signal有0-31位，共32个bit位；对于信号的管理使用的是位图结构，即0/1表示未收到/收到，对于31种信号就是对应位置为1，其余位置为0，0位置一般是0，全0表示没有收到信号；

​ 即1.信号的编号表示对应的位置置为一；2.所谓的发信号就是修改位图结构对应位置的bit位；

​ 操作系统是进程的管理者，只有他可以修改进程的属性，即将进程内部的信号进行修改；

​ 对于信号处理的结果终止、核心转储、忽略、暂停、继续，操作系统提供温和的方式，并不会直接粗暴地只是终止进程一个选择(具备直接杀死进程的能力)，是因为要满足外界的需求，防止直接终止程序，而不进行更重要的收尾工作，最终由操作系统来担责任；

3.2信号的保存

3.2.1对于普通信号和实时信号的处理

​ 对于普通信号是不会立即处理的(可能进行着比处理信号更重要的事情)，所以在产生信号到处理信号的时间窗口期间要保存信号；使用位图保存信号就是为了解决判断在不在和是几的问题，而位图结构这种值与位置映射的哈希关系简单并且正好符合需求；同时发送多个相同信号但是操作系统会将其当作一个信号处理(即发送了10个，会有9次丢失)，因为每种信号只有一个位置来进行表示；

​ 而对于实时信号，1.必须立即处理；2.信号不能丢失，来10次必须处理10次；所以不可以用位图这种结构来保存，需要使用双链表和队列来实现；

3.2.2信号在进程中的内核设计

​ 1.信号处理的动作叫做信号递达(Delivery)，即信号处理(包括默认、忽略、自定义处理)使用的是(Handler表，是一个函数指针数组表)；2.信号从产生到递达的状态叫做信号未决，即信号保存使用的是(Pending表，是一个位图)，信号未决状态是和位图相关的；3.进程可以选择阻塞某个信号，一旦信号被阻塞，那么这个信号就不会被递达(可以接收保存)，为了实现阻塞，操作系统设计了block表，是一个位图结构，0/1表示非阻塞/阻塞；

​ 普通信号从1-31都有自己对应的信号处理方式，即每一个信号对应Handler表的下标存放着信号处理方法的指针，一般存放的是系统的默认实现，当使用signal(signo，handler)函数时，就会将函数指针替换成自定义或者是忽略行为；

​ 信号产生，通过信号编号来找Handler表的下标位置调用信号处理方法和产生硬件中断，根据中断号调用中断向量表的硬件处理方法是类似的；

​ 总结：操作系统为进程识别和处理信号，在内核结构里设置了两张位图结构(用数组维护的位图结构，默认为0，可以支持扩展性，这种结构会被封装，提供给上层使用，类似共享内存的属性，套接字属性)和一张函数指针数组，在task_struct结构中存放着这三张表；信号是通过使用三张表来实现对信号的管理。对于一个信号编号，三张表都使用同一对应下标。即对信号的操作都离不开这三张表；三张表的逻辑是独立的；

3.2.1系统接口来管理三张表

//handler表
typedef void (*__sighandler_t) (int);
#define SIG_DFL	((__sighandler_t) 0)		/* Default action.  */
#define SIG_IGN	((__sighandler_t) 1)		/* Ignore signal.  */
//将0、1强转成函数指针类型

sigset_t//信号集类型，输出型参数类型，用来获取内核两张位图表；
//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，即面向对象封装；
#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);//将位图清空
int sigfillset(sigset_t *set);//设置位图全部为1
int sigaddset (sigset_t *set, int signo);//设置位图的特定位置为1
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);//设置位图的特定位置为0
int sigismember（const sigset_t *set, int signo);//判断是否存在于位图结构

//调用函数sigprocmask可以读取或更改进程的信号屏蔽字(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
//第一个参数如下三选一：
SIG_BLOCK(相当于原位图|set)、SIG_UNBLOCK(相当于原位图&~set)、SIG_SETMASK(相当于原位图=set)
//第二个参数是输入型参数，用来修改位图；
//第三个参数用来获取修改前的结果，保存老的位图结构，用来恢复；
//操作系统不允许某些信号的屏蔽；比如 9、19

#include <signal.h>
int sigpending(sigset_t *set);
//外界获取pending位图表

总结：1.对于block表的修改使用sigset_t类型+sigprocmask()函数来进行修改；2.对于pending表的修改使用sigset_t类型+sigpending()函数来进行修改；3.对于handler表使用signal()函数进行修改；

四、信号的捕捉处理

​ 信号保存后会在合适的时间进行处理；

4.1信号处理时间

​ 进程会在操作系统的调度下处理信号，操作系统只管发信号，即信号处理是由进程完成的；

​ 1.信号处理首先进程得检查是否有信号；2.进程要处于内核状态才能处理信号；

​ 即进程会在内核态返回用户态的时候检查并处理信号；