Libev源码分析06：异步信号同步化--sigwait、sigwaitinfo、sigtimedwait和signalfd

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本文详细介绍了Linux中将信号处理同步化的技术，包括sigwait、sigwaitinfo、sigtimedwait和signalfd。信号作为异步事件，其处理方式包括忽略、捕捉和执行默认动作。在多线程环境中，信号处理是共享的，而sigwait等函数可以使信号处理变得同步，避免中断线程。sigwaitinfo和sigtimedwait提供了额外的信号信息和超时功能。signalfd则创建了一个接收信号的文件描述符，可用于select、poll和epoll。摘要由CSDN通过智能技术生成

信号是典型的异步事件。内核在某个信号出现时有三种处理方式：

a：忽略信号，除了SIGKILL和SIGSTOP信号不能忽略外，其他大部分信号都可以被忽略；

b：捕捉信号，也就是在信号发生时调用一个用户函数，注意不能捕捉SIGKILL和SIGSTOP；

c：执行系统默认动作，注意大多数信号的系统默认动作是终止进程。

调用execve执行一个新的进程时，新进程的信号处理方式要么是忽略，要么是系统默认方式。如果调用进程忽略该信号，则新进程也忽略该信号，如果调用进程捕捉该信号，或者执行系统默认动作，新进程则按照默认行为处理该信号，这是因为调用进程的信号处理函数在新进程中已经无效了。

如果是调用fork产生子进程，则子进程的信号处理方式完全继承父进程的处理方式。这是因为子进程复制了父进程的地址空间，因此父进程中的信号处理函数在子进程中同样被复制了。

当信号产生以后，对信号采取了动作时，称为向进程“递送”了一个信号，在信号产生（generation）和递送（delivery）之间的时间间隔内，称信号是未决的（pending）。

进程可以“阻塞”信号，如果为进程产生了一个阻塞的信号，而且对该信号的动作是调用信号处理函数捕捉该信号，或者是系统默认动作，则会为该进程将此信号保持为未决状态，直到a：对此信号解除了阻塞，或者b：对此信号的动作改为忽略。内核在递送一个原来被阻塞的信号给进程时（而不是产生信号时），才决定对它的处理方式，因此，进程在信号被递送之前仍可改变对该信号的动作。

如果在进程解除某个信号的阻塞之前，该信号发生了多次，则系统可以递送该信号一次或多次。如果递送多次，则称对这些信号进行了排队。但是除非支持POSIX.1实时扩展，否则大多数UNIX并不对信号排队，也就是指递送该信号一次。

如果有多个信号要递送给一个进程，POSIX.1并未规定这些信号的递送顺序。

每个进程都有一个信号屏蔽字，它规定了当前要阻塞的信号集。POSIX.1使用数据类型sigset_t表示一个信号集，进程可以调用sigprocmask来检测和更改当前信号屏蔽字。

对信号的处理是以进程为单位的，也就是说在多线程环境中，信号的处理是进程中所有线程共享的。但是每个线程可以有自己的信号屏蔽字，所以，单个线程可以阻塞某些信号，当某个线程修改了某个信号的处理方式后，所有线程共享这个处理方式的改变。

进程中的信号是递送到单个线程的。如果信号与硬件故障相关，该信号就被递送到引起该事件的线程中去，而其他信号则被递送到任意一个没有阻塞该信号的线程。sigprocmask的行为在多线程中没有定义，线程必须使用相应的pthread_sigmask。

除了使用信号处理函数异步的捕捉信号之外，还可以将这种异步行为变得同步，有两种方法：

a：调用sigwaitinfo、sigtimedwait或sigwait，这些函数会阻塞调用线程，直到信号集set中的某个信号被递送为止，这些函数都会返回递送信号的信息。

b：调用signalfd，它返回一个文件描述符，针对该描述符的read的操作将会阻塞，直到signalfd指定的信号集set中的某个信号递送给调用者为止，此时read返回一个描述该信号的结构。

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