嵌入式Linux：信號掩碼

在 Linux 系統中，內核為每一個進程維護了一個信號掩碼（實際上是一個信號集），即一組信號的集合。當進程接收到一個在其信號掩碼中定義的信號時，該信號將被阻塞，而不會立即傳遞給進程進行處理。這個阻塞行為意味著信號不會被丟棄，而是會被保留，直到該信號從信號掩碼中移除，內核才會將其傳遞給進程進行處理。

向信號掩碼中添加信號的三種方式：

• 通過 signal() 或 sigaction() 函數： 當應用程序調用 signal() 或 sigaction() 函數為某一信號設置處理方式時，該信號通常會自動添加到進程的信號掩碼中。

  這樣做的目的是確保在處理某個信號時，如果該信號再次發生，它將被阻塞，以避免信號處理函數的重入問題。

• 對于 sigaction() 函數來說，是否自動將信號添加到信號掩碼中，還取決于是否設置了 SA_NODEFER 標志。

  如果設置了 SA_NODEFER，信號將不會被自動阻塞。

• 當信號處理函數執行完畢并返回后，該信號將自動從信號掩碼中移除，允許其再次傳遞。

• 通過 sigaction() 的 sa_mask 參數： 使用 sigaction() 為信號設置處理方式時，還可以通過 sa_mask 參數指定一組額外的信號。

  這些信號將在調用信號處理函數時被自動添加到信號掩碼中，并在處理函數結束后移除。

  這種方式允許在處理某一信號時，臨時阻塞其他相關的信號，以避免干擾。

• 通過 sigprocmask() 系統調用： 除了上述兩種方法，Linux 系統還提供了 sigprocmask() 系統調用，允許程序員在任何時候顯式地向信號掩碼中添加或移除信號。

  這種方法非常靈活，適用于需要精細控制信號屏蔽行為的場景。

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

sigprocmask() 的函數原型如下：

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

• how： 這個參數指定了對信號掩碼的操作行為，有以下三種可能的值：

• SIG_BLOCK：

  將 set 所指向的信號集中的所有信號添加到當前的信號掩碼中（即將信號掩碼設置為當前掩碼與 set 的并集）。

• SIG_UNBLOCK：

  從當前信號掩碼中移除 set 所指向的信號集中的所有信號。

• SIG_SETMASK：

  將當前的信號掩碼直接設置為 set 所指向的信號集。

• set： 指向一個信號集，表示需要添加到（或移除自）信號掩碼中的信號。

  如果 set 為 NULL，則不改變當前的信號掩碼。

• oldset： 如果 oldset 不為 NULL，則在修改信號掩碼之前，會將當前的信號掩碼保存到 oldset 指向的信號集中。

  這對于需要臨時修改信號掩碼并在之后恢復原來狀態的操作非常有用。

• 返回值： 如果調用成功，函數返回 0；

  如果失敗，則返回 -1 并設置 errno 來指示錯誤原因。

以下代碼展示了如何使用 sigprocmask() 將信號 SIGINT 添加到進程的信號掩碼中，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;     // 初始化信號集為空    sigemptyset(&sig_set);        // 向信號集中添加 SIGINT 信號    sigaddset(&sig_set, SIGINT);     // 將 SIGINT 添加到進程的信號掩碼中（阻塞 SIGINT）    ret = sigprocmask(SIG_BLOCK, &sig_set, NULL);    if (ret == -1) {        perror("sigprocmask error");        exit(EXIT_FAILURE);    }     printf("SIGINT blockedn");     // 從信號掩碼中移除 SIGINT 信號（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;}

信號掩碼是 Linux 進程信號處理機制中的一個關鍵概念。通過 signal()、sigaction() 和 sigprocmask() 等函數，程序可以精確控制哪些信號應該被阻塞、哪些信號應該被傳遞。理解和靈活運用這些函數，可以幫助開發人員編寫更加健壯的信號處理代碼，避免信號干擾導致的潛在問題。