Linux信号（signal) 机制分析（2）

Linux信号（signal）机制分析（2）

在上一篇文章中，我们介绍了Linux信号的基本概念、分类以及信号处理函数。本文将继续深入探讨Linux信号机制的细节，包括信号处理流程、信号屏蔽、信号调度以及与信号相关的系统调用。

1. 信号处理流程

当Linux系统接收到一个信号时，会经历以下几个步骤来处理这个信号：

1. 信号发送：信号可以通过系统调用、硬件中断或者其他进程发送。
2. 信号传递：内核将信号添加到接收进程的信号队列中。
3. 信号处理：进程通过自己的信号处理函数来决定怎样处理这个信号。
4. 信号执行：执行信号处理函数，或许包括退出程序、忽略信号、设置默认行为等。

2. 信号屏蔽

信号屏蔽是一种机制，允许进程在执行某些操作时暂时阻止某些信号的出现。Linux提供了两种信号屏蔽机制：软信号屏蔽和硬信号屏蔽。

2.1 软信号屏蔽

软信号屏蔽使用`sigprocmask`系统调用来实现。该调用允许进程动态地修改当前进程的信号屏蔽字（signal mask），从而控制哪些信号可以被接收。

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

其中，`how`参数用于指定屏蔽方案，`set`参数指定要屏蔽的信号集合，`oldset`参数用于保存旧的信号屏蔽字。

2.2 硬信号屏蔽

硬信号屏蔽是基于硬件的，它通过处理器来控制信号的接收。硬件屏蔽可以通过`sigaction`系统调用来设置。

#include <signal.h>
#include <unistd.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

在`sigaction`调用中，可以通过设置`sa_mask`字段来指定信号屏蔽字，从而控制信号的接收。

3. 信号调度

Linux系统中的信号调度是一个纷乱的机制，它负责决定何时以及怎样处理接收到的信号。信号调度涉及到以下几个关键点：

3.1 信号优先级

Linux信号分为实时信号和非实时信号。实时信号具有更高的优先级，可以打断其他进程的执行。非实时信号则按照信号编号进行排序，编号越小的信号优先级越高。

3.2 信号排队

当进程接收到多个信号时，这些信号会被排队等待处理。信号队列按照信号优先级进行排序，优先级高的信号会先被处理。

3.3 信号处理函数的执行

信号处理函数的执行顺序取决于信号的优先级和进程的调度策略。在某些情况下，信号处理函数或许会阻塞其他信号的接收，令信号处理过程变得纷乱。

4. 与信号相关的系统调用

Linux提供了多个系统调用，用于与信号相关的工作，包括：

4.1 sigaction

`sigaction`系统调用用于设置信号处理函数、信号屏蔽字以及其他信号处理选项。

#include <signal.h>
#include <unistd.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

4.2 sigpending

`sigpending`系统调用用于查询当前进程接收到的但尚未处理的信号。

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

4.3 sigsuspend

`sigsuspend`系统调用允许进程挂起自己，直到收到指定的信号或超时。

#include <signal.h>
#include <unistd.h>
int sigsuspend(const sigset_t *set);

5. 总结

Linux信号机制是一个纷乱且强盛的工具，它为进程间通信和异常处理提供了多种或许性。通过本文的介绍，我们了解了信号处理的基本流程、信号屏蔽、信号调度以及与信号相关的系统调用。在实际编程中，合理地使用信号机制可以提升程序的健壮性和性能。

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