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在Linux系統(tǒng)中，進(jìn)程之間的通信和協(xié)調(diào)是非常重要的。Linux信號(hào)是一種很好的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信的機(jī)制，它允許進(jìn)程之間通過發(fā)送信號(hào)來進(jìn)行通信。不過在實(shí)際使用過程中，Linux信號(hào)也會(huì)引發(fā)一些問題。其中最常見的問題就是信號(hào)的發(fā)送和處理可能會(huì)影響進(jìn)程的正常運(yùn)行。為了防止這種情況的發(fā)生，Linux提供了一種稱為信號(hào)掩碼的機(jī)制，它允許使用者控制進(jìn)程在接收信號(hào)時(shí)的行為，從而更好地掌握進(jìn)程控制技能。
一、Linux信號(hào)簡介
Linux信號(hào)實(shí)際上就是一種異步事件，它可以由進(jìn)程外部的其他程序、驅(qū)動(dòng)程序、硬件中斷等觸發(fā)。在接收到信號(hào)后，進(jìn)程可以采取不同的措施，比如忽略信號(hào)、執(zhí)行默認(rèn)行為、或者調(diào)用用戶自定義的信號(hào)處理函數(shù)等等。在Linux系統(tǒng)中，每個(gè)信號(hào)都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符，這些標(biāo)識(shí)符的名稱以SIG開頭，比如SIGKILL、SIGSTOP、SIGINT等。
二、信號(hào)的發(fā)送和處理
在Linux系統(tǒng)中，進(jìn)程可以使用kill()函數(shù)向其他進(jìn)程發(fā)送信號(hào)。kill()函數(shù)會(huì)以進(jìn)程ID為參數(shù)來確定接收進(jìn)程，同時(shí)還要指定發(fā)送的信號(hào)類型。在接收到信號(hào)后，進(jìn)程可以采取不同的措施來處理信號(hào)。其中最常見的措施就是忽略信號(hào)、執(zhí)行默認(rèn)行為或者調(diào)用用戶自定義的信號(hào)處理函數(shù)。忽略信號(hào)的方法很簡單，只需要在信號(hào)處理函數(shù)中使用空函數(shù)即可。執(zhí)行默認(rèn)行為只需調(diào)用函數(shù)signal()即可，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)信號(hào)類型自動(dòng)執(zhí)行默認(rèn)的行為。最后一種方法就是調(diào)用用戶自定義的信號(hào)處理函數(shù)。該函數(shù)可以自由地定義信號(hào)的處理方式，比如一旦接收到信號(hào)就立即終止進(jìn)程、重新啟動(dòng)進(jìn)程等等。
三、信號(hào)掩碼的作用
Linux信號(hào)的發(fā)送和處理方式有時(shí)會(huì)干擾進(jìn)程的正常運(yùn)行。例如，如果進(jìn)程在執(zhí)行關(guān)鍵操作時(shí)接收到SIGINT信號(hào)，就會(huì)導(dǎo)致操作中斷。為了解決這個(gè)問題，Linux提供了一種稱為信號(hào)掩碼的機(jī)制。信號(hào)掩碼實(shí)際上就是一個(gè)二進(jìn)制位向量，用于掩蓋進(jìn)程在接收各種信號(hào)時(shí)的行為。默認(rèn)情況下，所有信號(hào)都是允許接收的，但我們可以通過信號(hào)掩碼來控制某些信號(hào)的接收行為。
四、Linux信號(hào)掩碼的設(shè)置
Linux信號(hào)掩碼可以通過系統(tǒng)調(diào)用sigprocmask()來進(jìn)行設(shè)置。該函數(shù)有三個(gè)參數(shù)，之一個(gè)參數(shù)指定新的信號(hào)掩碼，第二個(gè)參數(shù)為一個(gè)指向舊信號(hào)掩碼的指針，第三個(gè)參數(shù)用于指定信號(hào)的行為。具體的信號(hào)行為取決于第三個(gè)參數(shù)的取值。如果該參數(shù)為NULL，則會(huì)直接將新的信號(hào)掩碼設(shè)置為當(dāng)前進(jìn)程的信號(hào)掩碼；如果該參數(shù)為SIG_BLOCK，則會(huì)將新的信號(hào)掩碼與當(dāng)前進(jìn)程的信號(hào)掩碼進(jìn)行”與”操作，并將結(jié)果設(shè)置為當(dāng)前進(jìn)程的信號(hào)掩碼；如果該參數(shù)為SIG_UNBLOCK，則會(huì)將新的信號(hào)掩碼與當(dāng)前進(jìn)程的信號(hào)掩碼進(jìn)行”非”操作，并將結(jié)果設(shè)置為新的進(jìn)程信號(hào)掩碼。
五、信號(hào)掩碼的實(shí)例操作
下面舉一個(gè)簡單的實(shí)例來介紹信號(hào)掩碼的操作。在本實(shí)例中，我們將使用sigprocmask()函數(shù)來阻塞SIGINT和SIGQUIT信號(hào)，并稍微延遲一下，以模擬進(jìn)程執(zhí)行關(guān)鍵操作的場景。具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
#include
#include
#include
void handle_signal(int sig) {
if (sig == SIGINT) {
printf(“Received SIGINT signal, ignoring\n”);
} else if (sig == SIGQUIT) {
printf(“Received SIGQUIT signal, ignoring\n”);
}
}
int mn() {
struct sigaction sa;
sa.sa_handler = handle_signal;
sa.sa_flags = 0;
sigemptyset(&sa.sa_mask);
sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
sigaction(SIGQUIT, &sa, NULL);
sigset_t mask;
sigemptyset(&mask);
sigaddset(&mask, SIGINT);
sigaddset(&mask, SIGQUIT);
if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL) == -1) {
printf(“Error blocking signals\n”);
return -1;
}
printf(“Signals blocked, sleeping for 10 seconds\n”);
sleep(10);
if (sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &mask, NULL) == -1) {
printf(“Error unblocking signals\n”);
return -1;
}
printf(“Signals unblocked, exiting\n”);
return 0;
}
以上實(shí)例中，我們首先定義了一個(gè)信號(hào)處理函數(shù)handle_signal()，該函數(shù)在接收到指定的信號(hào)時(shí)會(huì)忽略它們。然后我們使用sigaction()函數(shù)來注冊該信號(hào)處理函數(shù)。接著，我們使用sigprocmask()函數(shù)來將SIGINT和SIGQUIT信號(hào)加入到信號(hào)掩碼中，并將進(jìn)程的信號(hào)掩碼設(shè)置為該信號(hào)掩碼。這樣，在后續(xù)進(jìn)程運(yùn)行過程中，該進(jìn)程就會(huì)自動(dòng)忽略這兩個(gè)信號(hào)。接下來，我們使用sleep()函數(shù)來延遲10秒，以模擬進(jìn)程執(zhí)行關(guān)鍵操作的場景。此時(shí)，如果進(jìn)程接收到SIGINT或SIGQUIT信號(hào)，仍然會(huì)被忽略。我們又使用sigprocmask()函數(shù)將信號(hào)掩碼還原為默認(rèn)值。
六、
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操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的所有系統(tǒng)調(diào)用所構(gòu)成的即程序接口或應(yīng)用編程接口(ApplicationProgrammingInterface，API)。是應(yīng)用程序同系統(tǒng)之間的接口。Linux系統(tǒng)調(diào)用，包含了大部分常用系統(tǒng)調(diào)用和由系統(tǒng)調(diào)用派生出的的函數(shù)。一、進(jìn)程控制：fork創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程clone按指定條件創(chuàng)建子進(jìn)程execve運(yùn)行可執(zhí)行文件exit中止進(jìn)程_exit立即中止當(dāng)前進(jìn)程getdtablesize進(jìn)程所能打開的更大文件數(shù)getpgid獲取指定進(jìn)程組標(biāo)識(shí)號(hào)setpgid設(shè)置指定進(jìn)程組標(biāo)志號(hào)getpgrp獲取當(dāng)前進(jìn)程組標(biāo)識(shí)號(hào)setpgrp設(shè)置當(dāng)前進(jìn)程組標(biāo)志號(hào)getpid獲取進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)getppid獲取父進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)getpriority獲取調(diào)度優(yōu)先級(jí)setpriority設(shè)置調(diào)度優(yōu)先級(jí)modify_ldt讀寫進(jìn)程的本地描述表nanosleep使進(jìn)程睡眠指定的時(shí)間nice改變分時(shí)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)pause掛起進(jìn)程，等待信號(hào)personality設(shè)置進(jìn)程運(yùn)行域prctl對(duì)進(jìn)程進(jìn)行特定操作ptrace進(jìn)程跟蹤sched_get_priority_max取得靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的上限sched_get_priority_min取得靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的下限sched_getparam取得進(jìn)程的調(diào)度參數(shù)sched_getscheduler取得指定進(jìn)程的調(diào)度策略sched_rr_get_interval取得按RR算法調(diào)度的實(shí)時(shí)進(jìn)程的時(shí)間片長度sched_setparam設(shè)置進(jìn)程的調(diào)度參數(shù)sched_setscheduler設(shè)置指定進(jìn)程的調(diào)度策略和參數(shù)sched_yield進(jìn)程主動(dòng)讓出處理器,并將自己等候調(diào)度隊(duì)列隊(duì)尾vfork創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，以供執(zhí)行新程序，常與execve等同時(shí)脊仔使用wait等待子進(jìn)程終止wait3參見waitwaitpid等待指定子進(jìn)程終止wait4參見waitpidcapget獲取進(jìn)程權(quán)限capset設(shè)置進(jìn)程權(quán)限getsid獲取會(huì)晤標(biāo)識(shí)號(hào)setsid設(shè)置會(huì)晤標(biāo)識(shí)號(hào)二、文件系統(tǒng)控制1、文件讀寫操作fcntl文件控制open打開文件creat創(chuàng)建新文件close關(guān)閉文件描述字read讀文件write寫文件readv從文件讀入數(shù)據(jù)到緩沖數(shù)組中writev將緩沖數(shù)組里的數(shù)據(jù)寫入文件pread對(duì)文件隨機(jī)讀pwrite對(duì)文件隨機(jī)寫lseek移動(dòng)文件指針_llseek在64位地址空間里移動(dòng)文件指針dup復(fù)制已打開的文件描述字dup2按指定條件復(fù)制文件描述字flock文件加/解鎖pollI/O多路轉(zhuǎn)換truncate截?cái)辔募truncate參見truncateumask設(shè)置文件權(quán)限掩碼fsync把文件在內(nèi)存中的部分寫回磁盤2、文件系統(tǒng)操作access確定文件的可存取性chdir改變當(dāng)前工作目錄fchdir參見chdirchmod改變文件方式fchmod參見chmodchown改變文件的屬主或用戶組fchown參見chownlchown參見chownchroot改變根目錄stat取文件狀態(tài)信息lstat參渣野豎見statfstat參見statstatfs取文件系統(tǒng)信息fstatfs參見statfsreaddir讀取目錄項(xiàng)getdents讀取目錄項(xiàng)mkdir創(chuàng)建目錄mknod創(chuàng)建索引節(jié)點(diǎn)rmdir刪除目錄rename文件改名link創(chuàng)建鏈接symlink創(chuàng)建符號(hào)鏈接unlink刪除鏈接readlink讀符號(hào)鏈接的值mount安裝文件系統(tǒng)umount卸下文件系統(tǒng)ustat取文件系統(tǒng)信息utime改變文件的訪問修改時(shí)間utimes參見utimequotactl控制磁盤配額三、系統(tǒng)控制ioctlI/O總控制函數(shù)_sysctl讀/寫系統(tǒng)參數(shù)acct啟用或禁止進(jìn)程記賬getrlimit獲取系統(tǒng)資源上限setrlimit設(shè)置系統(tǒng)資源上限getrusage獲取系統(tǒng)資源使用情況uselib選擇要使用的二進(jìn)制函數(shù)庫ioperm設(shè)置端口I/O權(quán)限iopl改變進(jìn)程I/O權(quán)限級(jí)別outb低級(jí)端口操作reboot重新啟動(dòng)swapon打開交換文件和設(shè)備swapoff關(guān)閉交換文如大件和設(shè)備bdflush控制bdflush守護(hù)進(jìn)程sysfs取核心支持的文件系統(tǒng)類型sysinfo取得系統(tǒng)信息adjtimex調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘alarm設(shè)置進(jìn)程的鬧鐘getitimer獲取計(jì)時(shí)器值setitimer設(shè)置計(jì)時(shí)器值gettimeofday取時(shí)間和時(shí)區(qū)settimeofday設(shè)置時(shí)間和時(shí)區(qū)stime設(shè)置系統(tǒng)日期和時(shí)間time取得系統(tǒng)時(shí)間times取進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間uname獲取當(dāng)前UNIX系統(tǒng)的名稱、版本和主機(jī)等信息vhangup掛起當(dāng)前終端nfsservctl對(duì)NFS守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行控制vm86進(jìn)入模擬8086模式create_module創(chuàng)建可裝載的模塊項(xiàng)delete_module刪除可裝載的模塊項(xiàng)init_module初始化模塊query_module查詢模塊信息*get_kernel_syms取得核心符號(hào),已被query_module代替四、內(nèi)存管理brk改變數(shù)據(jù)段空間的分配rk參見brkmlock內(nèi)存頁面加鎖munlock內(nèi)存頁面解鎖mlockall調(diào)用進(jìn)程所有內(nèi)存頁面加鎖munlockall調(diào)用進(jìn)程所有內(nèi)存頁面解鎖mmap映射虛擬內(nèi)存頁munmap去除內(nèi)存頁映射mremap重新映射虛擬內(nèi)存地址msync將映射內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫回磁盤mprotect設(shè)置內(nèi)存映像保護(hù)getpagesize獲取頁面大小sync將內(nèi)存緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫回硬盤cacheflush將指定緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫回磁盤五、網(wǎng)絡(luò)管理getdomainname取域名setdomainname設(shè)置域名gethostid獲取主機(jī)標(biāo)識(shí)號(hào)sethostid設(shè)置主機(jī)標(biāo)識(shí)號(hào)gethostname獲取本主機(jī)名稱sethostname設(shè)置主機(jī)名稱六、socket控制socketcallsocket系統(tǒng)調(diào)用socket建立socketbind綁定socket到端口connect連接遠(yuǎn)程主機(jī)accept響應(yīng)socket連接請求send通過socket發(fā)送信息sendto發(fā)送UDP信息sendmsg參見sendrecv通過socket接收信息recvfrom接收UDP信息recvmsg參見recvlisten監(jiān)聽socket端口select對(duì)多路同步I/O進(jìn)行輪詢shutdown關(guān)閉socket上的連接getsockname取得本地socket名字getpeername獲取通信對(duì)方的socket名字getsockopt取端口設(shè)置setsockopt設(shè)置端口參數(shù)sendfile在文件或端口間傳輸數(shù)據(jù)socketpair創(chuàng)建一對(duì)已聯(lián)接的無名socket七、用戶管理getuid獲取用戶標(biāo)識(shí)號(hào)setuid設(shè)置用戶標(biāo)志號(hào)getgid獲取組標(biāo)識(shí)號(hào)setgid設(shè)置組標(biāo)志號(hào)getegid獲取有效組標(biāo)識(shí)號(hào)setegid設(shè)置有效組標(biāo)識(shí)號(hào)geteuid獲取有效用戶標(biāo)識(shí)號(hào)seteuid設(shè)置有效用戶標(biāo)識(shí)號(hào)setregid分別設(shè)置真實(shí)和有效的的組標(biāo)識(shí)號(hào)setreuid分別設(shè)置真實(shí)和有效的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)getresgid分別獲取真實(shí)的,有效的和保存過的組標(biāo)識(shí)號(hào)setresgid分別設(shè)置真實(shí)的,有效的和保存過的組標(biāo)識(shí)號(hào)getresuid分別獲取真實(shí)的,有效的和保存過的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)setresuid分別設(shè)置真實(shí)的,有效的和保存過的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)setfsgid設(shè)置文件系統(tǒng)檢查時(shí)使用的組標(biāo)識(shí)號(hào)setfsuid設(shè)置文件系統(tǒng)檢查時(shí)使用的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)getgroups獲取后補(bǔ)組標(biāo)志清單setgroups設(shè)置后補(bǔ)組標(biāo)志清單八、進(jìn)程間通信ipc進(jìn)程間通信總控制調(diào)用1、信號(hào)sigaction設(shè)置對(duì)指定信號(hào)的處理方法sigprocmask根據(jù)參數(shù)對(duì)信號(hào)集中的信號(hào)執(zhí)行阻塞/解除阻塞等操作sigpending為指定的被阻塞信號(hào)設(shè)置隊(duì)列sigsuspend掛起進(jìn)程等待特定信號(hào)signal參見signalkill向進(jìn)程或進(jìn)程組發(fā)信號(hào)*sigblock向被阻塞信號(hào)掩碼中添加信號(hào),已被sigprocmask代替*siggetmask取得現(xiàn)有阻塞信號(hào)掩碼,已被sigprocmask代替*sigsetmask用給定信號(hào)掩碼替換現(xiàn)有阻塞信號(hào)掩碼,已被sigprocmask代替*sigmask將給定的信號(hào)轉(zhuǎn)化為掩碼,已被sigprocmask代替*sigpause作用同sigsuspend,已被sigsuspend代替sigvec為兼容BSD而設(shè)的信號(hào)處理函數(shù),作用類似sigactionssetmaskANSIC的信號(hào)處理函數(shù),作用類似sigaction2、消息msgctl消息控制操作msgget獲取消息隊(duì)列msgsnd發(fā)消息msgrcv取消息3、管道pipe創(chuàng)建管道4、信號(hào)量semctl信號(hào)量控制semget獲取一組信號(hào)量semop信號(hào)量操作5、共享內(nèi)存shmctl控制共享內(nèi)存shmget獲取共享內(nèi)存shmat連接共享內(nèi)存shmdt拆卸共享內(nèi)存
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