Linux 信号阻塞：深入理解与应用
在Linux系统中,信号是一种异步通信机制，用于通知进程发生了特定事件，信号的处理方式并非总是简单的“立即响应”，有时需要通过信号阻塞（Signal Blocking）来控制信号的接收时机，信号阻塞是Linux信号处理中的重要概念，它允许进程临时阻止某些信号被递送，直到解除阻塞或采取进一步操作，本文将详细探讨Linux信号阻塞的原理、实现方式、使用场景及注意事项。
信号阻塞的基本概念
信号阻塞是指进程主动阻止某些信号被递送,即这些信号暂时不会触发信号处理函数，也不会被丢弃，而是被置于一个“待处理”的集合中，直到进程解除阻塞或忽略它们，Linux通过信号掩码（Signal Mask）来实现阻塞功能，信号掩码是一个位图，每一位代表一个信号，若某位被置1，则对应信号被阻塞。
信号阻塞与信号忽略是两个不同的概念,信号忽略是指进程明确告知内核“永远不要处理此信号”，即使信号被发送，也会直接丢弃；而信号阻塞只是暂时延迟信号的递送，进程仍可以在后续选择处理或忽略这些信号。
信号掩码的设置与查询
Linux提供了sigprocmask函数来修改或查询进程的信号掩码，其原型如下：
#include <signal.h> int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
how参数指定操作方式，包括：SIG_BLOCK：将set中的信号添加到当前阻塞信号掩码中。SIG_UNBLOCK：从当前阻塞信号掩码中移除set中的信号。SIG_SETMASK：直接将当前阻塞信号掩码设置为set中的信号。
set参数指向新的信号掩码（若为NULL，则不修改掩码）。oldset参数用于返回之前的信号掩码（若为NULL，则不返回）。
sigset_t类型表示信号集合，可以通过sigemptyset、sigfillset、sigaddset和sigdelset等函数进行初始化和修改，阻塞SIGINT和SIGTERM信号：
sigset_t set; sigemptyset(&set); sigaddset(&set, SIGINT); sigaddset(&set, SIGTERM); sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);
信号的待处理与递送
当信号被阻塞后,内核不会立即将其递送给进程，而是将其标记为“待处理”（Pending），进程可以通过sigpending函数查询当前待处理的信号集合：
#include <signal.h> int sigpending(sigset_t *set);
调用该函数后,set中将包含所有已发送但被阻塞的信号，检查是否有SIGINT信号待处理：
sigset_t pending;
sigpending(&pending);
if (sigismember(&pending, SIGINT)) {
printf("SIGINT is pending\n");
}
当进程解除对某个信号的阻塞后,如果该信号已被发送且未被忽略，内核会立即将其递送，触发相应的处理函数（默认动作或自定义处理函数）。
信号阻塞的典型应用场景
信号阻塞在实际编程中有多种应用场景,以下为常见案例：
-
临界区保护
在多线程或异步编程中，某些代码段（如修改共享数据）需要原子性执行，通过阻塞相关信号，可以避免信号处理函数在临界区中被调用，从而防止数据竞争或状态不一致。sigset_t old_mask, new_mask; sigemptyset(&new_mask); sigaddset(&new_mask, SIGUSR1); sigprocmask(SIG_BLOCK, &new_mask, &old_mask); // 临界区代码 shared_data = 42; sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL);
-
信号处理函数的嵌套调用
如果信号处理函数中可能触发其他信号（如通过siglongjmp或调用不安全的库函数），可以通过阻塞信号避免递归调用或死锁。void handler(int sig) { sigset_t set; sigemptyset(&set); sigaddset(&set, SIGINT); sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL); // 阻止SIGINT递送 // 处理逻辑 printf("Handling %d\n", sig); sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL); // 解除阻塞 } -
批量信号处理
某些场景下，进程可能希望集中处理多个信号，在事件循环中，可以先阻塞所有信号，定期检查待处理信号并统一处理，减少频繁的中断开销。
注意事项与最佳实践
-
信号掩码的继承性
通过fork创建的子进程会继承父进程的信号掩码，而通过exec执行新程序时，信号掩码会被重置为默认值（除非设置了SA_NOCLDSTOP等标志）。
-
线程级信号阻塞
在多线程程序中，sigprocmask仅影响调用线程的信号掩码，其他线程的掩码不受影响，若需线程级信号管理，应使用pthread_sigmask函数。 -
信号处理函数的安全性
信号处理函数应尽量简短，避免调用非异步安全函数（如malloc、printf等），必要时，可以通过阻塞信号并设置标志位，让主线程处理复杂逻辑。 -
默认动作与信号丢弃
如果信号被阻塞期间多次发送，解除阻塞后通常只会递送一次信号（除非信号被标记为SIGQUEUE），某些信号（如SIGSTOP）无法被阻塞或忽略。
Linux信号阻塞是进程控制信号递送的重要手段,通过信号掩码的灵活设置，可以实现临界区保护、嵌套调用管理等功能，合理使用信号阻塞能够提升程序的稳定性和可控性，但需注意线程安全性、信号处理函数的异步安全性等问题，掌握信号阻塞的原理与应用，是编写健壮Linux程序的关键技能之一。
