Linux信号保存的核心：未决信号集与阻塞信号集（探秘内核如何实现信号的阻塞、暂存与派发）

在Linux系统中，Linux信号是一种进程间通信的机制，用于通知进程发生了某个事件。理解信号的保存和处理对于系统编程至关重要。本教程将深入探讨Linux信号保存的核心：未决信号集与阻塞信号集，并揭示内核如何实现信号的阻塞、暂存与派发。

首先，让我们回顾信号的基础知识。信号是软件中断，当事件发生时（如用户输入或硬件异常），内核会向进程发送信号。进程可以捕获、忽略或默认处理信号。但内核如何管理这些信号呢？答案就在两个关键概念中：阻塞信号集和未决信号集。

阻塞信号集（也称为信号掩码）是一个位图，其中每位对应一个信号。如果信号在阻塞信号集中被设置，则该信号被“阻塞”，即暂时不会递送给进程。这常用于保护关键代码段，避免被信号打断。例如，在数据库更新时，阻塞相关信号可以确保数据一致性。

未决信号集也是一个位图，用于记录已经产生但尚未递送的信号。当信号被阻塞时，它不会立即处理，而是添加到未决信号集中等待。一旦信号解除阻塞，内核会从未决信号集中取出信号并递送，这个过程称为信号派发。

内核实现信号的阻塞、暂存与派发的过程如下：当信号产生时，内核首先检查进程的阻塞信号集。如果信号被阻塞，则将其添加到未决信号集（暂存）；如果未阻塞，则立即递送信号（派发）。当进程通过系统调用（如sigprocmask）修改阻塞信号集时，内核会同步检查未决信号集，将任何新解除阻塞的信号递送给进程。

这种机制确保了信号阻塞的灵活性。例如，进程可以临时阻塞所有信号，执行关键任务后再恢复信号处理。同时，未决信号集避免了信号丢失：即使信号在阻塞期间多次产生，未决信号集只记录一次（标准信号），确保解除阻塞后至少处理一次。

在编程中，您可以使用sigprocmask设置阻塞信号集，用sigpending获取未决信号集。理解这些概念有助于编写健壮的代码，特别是在多线程或实时应用中。

总结来说，Linux通过阻塞信号集和未决信号集高效管理信号。阻塞信号集控制信号屏蔽，未决信号集暂存被阻塞的信号，内核负责协调两者以实现可靠信号派发。掌握这些核心概念，您将能更好地调试和优化Linux应用程序。