嵌入式Linux：信號(hào)掩碼

在 Linux 系統(tǒng)中，內(nèi)核為每一個(gè)進(jìn)程維護(hù)了一個(gè)信號(hào)掩碼（實(shí)際上是一個(gè)信號(hào)集），即一組信號(hào)的集合。當(dāng)進(jìn)程接收到一個(gè)在其信號(hào)掩碼中定義的信號(hào)時(shí)，該信號(hào)將被阻塞，而不會(huì)立即傳遞給進(jìn)程進(jìn)行處理。這個(gè)阻塞行為意味著信號(hào)不會(huì)被丟棄，而是會(huì)被保留，直到該信號(hào)從信號(hào)掩碼中移除，內(nèi)核才會(huì)將其傳遞給進(jìn)程進(jìn)行處理。

向信號(hào)掩碼中添加信號(hào)的三種方式：

• 通過 signal() 或 sigaction() 函數(shù)： 當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用 signal() 或 sigaction() 函數(shù)為某一信號(hào)設(shè)置處理方式時(shí)，該信號(hào)通常會(huì)自動(dòng)添加到進(jìn)程的信號(hào)掩碼中。

  這樣做的目的是確保在處理某個(gè)信號(hào)時(shí)，如果該信號(hào)再次發(fā)生，它將被阻塞，以避免信號(hào)處理函數(shù)的重入問題。

• 對(duì)于 sigaction() 函數(shù)來說，是否自動(dòng)將信號(hào)添加到信號(hào)掩碼中，還取決于是否設(shè)置了 SA_NODEFER 標(biāo)志。

  如果設(shè)置了 SA_NODEFER，信號(hào)將不會(huì)被自動(dòng)阻塞。

• 當(dāng)信號(hào)處理函數(shù)執(zhí)行完畢并返回后，該信號(hào)將自動(dòng)從信號(hào)掩碼中移除，允許其再次傳遞。

• 通過 sigaction() 的 sa_mask 參數(shù)： 使用 sigaction() 為信號(hào)設(shè)置處理方式時(shí)，還可以通過 sa_mask 參數(shù)指定一組額外的信號(hào)。

  這些信號(hào)將在調(diào)用信號(hào)處理函數(shù)時(shí)被自動(dòng)添加到信號(hào)掩碼中，并在處理函數(shù)結(jié)束后移除。

  這種方式允許在處理某一信號(hào)時(shí)，臨時(shí)阻塞其他相關(guān)的信號(hào)，以避免干擾。

• 通過 sigprocmask() 系統(tǒng)調(diào)用： 除了上述兩種方法，Linux 系統(tǒng)還提供了 sigprocmask() 系統(tǒng)調(diào)用，允許程序員在任何時(shí)候顯式地向信號(hào)掩碼中添加或移除信號(hào)。

  這種方法非常靈活，適用于需要精細(xì)控制信號(hào)屏蔽行為的場景。

本篇文章主要介紹sigprocmask() 函數(shù)向信號(hào)掩碼中添加信號(hào)的方式。

sigprocmask() 的函數(shù)原型如下：

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

• how： 這個(gè)參數(shù)指定了對(duì)信號(hào)掩碼的操作行為，有以下三種可能的值：

• SIG_BLOCK：

  將 set 所指向的信號(hào)集中的所有信號(hào)添加到當(dāng)前的信號(hào)掩碼中（即將信號(hào)掩碼設(shè)置為當(dāng)前掩碼與 set 的并集）。

• SIG_UNBLOCK：

  從當(dāng)前信號(hào)掩碼中移除 set 所指向的信號(hào)集中的所有信號(hào)。

• SIG_SETMASK：

  將當(dāng)前的信號(hào)掩碼直接設(shè)置為 set 所指向的信號(hào)集。

• set： 指向一個(gè)信號(hào)集，表示需要添加到（或移除自）信號(hào)掩碼中的信號(hào)。

  如果 set 為 NULL，則不改變當(dāng)前的信號(hào)掩碼。

• oldset： 如果 oldset 不為 NULL，則在修改信號(hào)掩碼之前，會(huì)將當(dāng)前的信號(hào)掩碼保存到 oldset 指向的信號(hào)集中。

  這對(duì)于需要臨時(shí)修改信號(hào)掩碼并在之后恢復(fù)原來狀態(tài)的操作非常有用。

• 返回值： 如果調(diào)用成功，函數(shù)返回 0；

  如果失敗，則返回 -1 并設(shè)置 errno 來指示錯(cuò)誤原因。

以下代碼展示了如何使用 sigprocmask() 將信號(hào) SIGINT 添加到進(jìn)程的信號(hào)掩碼中，并在之后將其移除。

#include <stdio.h>#include <signal.h>#include <stdlib.h> int main() {    int ret;    sigset_t sig_set;     // 初始化信號(hào)集為空    sigemptyset(&sig_set);        // 向信號(hào)集中添加 SIGINT 信號(hào)    sigaddset(&sig_set, SIGINT);     // 將 SIGINT 添加到進(jìn)程的信號(hào)掩碼中（阻塞 SIGINT）    ret = sigprocmask(SIG_BLOCK, &sig_set, NULL);    if (ret == -1) {        perror("sigprocmask error");        exit(EXIT_FAILURE);    }     printf("SIGINT blockedn");     // 從信號(hào)掩碼中移除 SIGINT 信號(hào)（解除阻塞）    ret = sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &sig_set, NULL);    if (ret == -1) {        perror("sigprocmask error");        exit(EXIT_FAILURE);    }     printf("SIGINT unblockedn");     return 0;}

信號(hào)掩碼是 Linux 進(jìn)程信號(hào)處理機(jī)制中的一個(gè)關(guān)鍵概念。通過 signal()、sigaction() 和 sigprocmask() 等函數(shù)，程序可以精確控制哪些信號(hào)應(yīng)該被阻塞、哪些信號(hào)應(yīng)該被傳遞。理解和靈活運(yùn)用這些函數(shù)，可以幫助開發(fā)人員編寫更加健壯的信號(hào)處理代碼，避免信號(hào)干擾導(dǎo)致的潛在問題。