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          linux內(nèi)核中的信號(hào)機(jī)制--信號(hào)發(fā)送

          作者: 時(shí)間:2016-11-22 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          Kernel version:2.6.14

          CPU architecture:ARM920T

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201611/320005.htm

          Author:ce123(http://blog.csdn.net/ce123)

          應(yīng)用程序發(fā)送信號(hào)時(shí),主要通過(guò)kill進(jìn)行。注意:不要被“kill”迷惑,它并不是發(fā)送SIGKILL信號(hào)專用函數(shù)。這個(gè)函數(shù)主要通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用sys_kill()進(jìn)入內(nèi)核,它接收兩個(gè)參數(shù):

          第一個(gè)參數(shù)為目標(biāo)進(jìn)程id,kill()可以向進(jìn)程(或進(jìn)程組),線程(輕權(quán)線程)發(fā)送信號(hào),因此pid有以下幾種情況:

          • pid>0:目標(biāo)進(jìn)程(可能是輕權(quán)進(jìn)程)由pid指定。
          • pid=0:信號(hào)被發(fā)送到當(dāng)前進(jìn)程組中的每一個(gè)進(jìn)程。
          • pid=-1:信號(hào)被發(fā)送到任何一個(gè)進(jìn)程,init進(jìn)程(PID=1)和以及當(dāng)前進(jìn)程無(wú)法發(fā)送信號(hào)的進(jìn)程除外。
          • pid<-1:信號(hào)被發(fā)送到目標(biāo)進(jìn)程組,其id由參數(shù)中的pid的絕對(duì)值指定。
          第二個(gè)參數(shù)為需要發(fā)送的信號(hào)。

          由于sys_kill處理的情況比較多,分析起來(lái)比較復(fù)雜,我們從tkill()函數(shù)入手,這個(gè)函數(shù)把信號(hào)發(fā)送到由參數(shù)指定pid指定的線程(輕權(quán)進(jìn)程)中。tkill的內(nèi)核入口是sys_tkill(kernel/signal.c),其定義如下:

          [plain]view plaincopy
          print?
          1. /*
          2. *Sendasignaltoonlyonetask,evenifitsaCLONE_THREADtask.
          3. */
          4. asmlinkagelong
          5. sys_tkill(intpid,intsig)
          6. {
          7. structsiginfoinfo;
          8. interror;
          9. structtask_struct*p;
          10. /*Thisisonlyvalidforsingletasks*/
          11. if(pid<=0)//對(duì)參數(shù)pid進(jìn)行檢查
          12. return-EINVAL;
          13. info.si_signo=sig;//根據(jù)參數(shù)初始化一個(gè)siginfo結(jié)構(gòu)
          14. info.si_errno=0;
          15. info.si_code=SI_TKILL;
          16. info.si_pid=current->tgid;
          17. info.si_uid=current->uid;
          18. read_lock(&tasklist_lock);
          19. p=find_task_by_pid(pid);//獲取由pid指定的線程的task_struct結(jié)構(gòu)
          20. error=-ESRCH;
          21. if(p){
          22. error=check_kill_permission(sig,&info,p);//權(quán)限檢查
          23. /*
          24. *Thenullsignalisapermissionsandprocessexistence
          25. *probe.Nosignalisactuallydelivered.
          26. */
          27. if(!error&&sig&&p->sighand){
          28. spin_lock_irq(&p->sighand->siglock);
          29. handle_stop_signal(sig,p);
          30. //對(duì)某些特殊信號(hào)進(jìn)程處理,例如當(dāng)收到SIGSTOP時(shí),需要把信號(hào)隊(duì)列中的SIGCONT全部刪除
          31. error=specific_send_sig_info(sig,&info,p);//把信號(hào)加入到信號(hào)隊(duì)列
          32. spin_unlock_irq(&p->sighand->siglock);
          33. }
          34. }
          35. read_unlock(&tasklist_lock);
          36. returnerror;
          37. }

          sys_tkill函數(shù)主要是通過(guò)pecific_send_sig_info()函數(shù)實(shí)現(xiàn)的,下面我們看一下pecific_send_sig_info()(kernel/signal.c)的定義:

          [plain]view plaincopy
          print?
          1. staticint
          2. specific_send_sig_info(intsig,structsiginfo*info,structtask_struct*t)
          3. {
          4. intret=0;
          5. if(!irqs_disabled())
          6. BUG();
          7. assert_spin_locked(&t->sighand->siglock);
          8. if(((unsignedlong)info>2)&&(info->si_code==SI_TIMER))
          9. /*
          10. *Setupareturntoindicatethatwedroppedthesignal.
          11. */
          12. ret=info->si_sys_private;
          13. /*信號(hào)被忽略*/
          14. /*Short-circuitignoredsignals.*/
          15. if(sig_ignored(t,sig))
          16. gotoout;
          17. /*Supportqueueingexactlyonenon-rtsignal,sothatwe
          18. cangetmoredetailedinformationaboutthecauseof
          19. thesignal.*/
          20. if(LEGACY_QUEUE(&t->pending,sig))
          21. gotoout;
          22. ret=send_signal(sig,info,t,&t->pending);//實(shí)際的發(fā)送工作
          23. if(!ret&&!sigismember(&t->blocked,sig))
          24. signal_wake_up(t,sig==SIGKILL);
          25. out:
          26. returnret;
          27. }
          首先調(diào)用sig_ignored檢查信號(hào)是否被忽略,然后檢查發(fā)送的信號(hào)是不是普通信號(hào),如果是普通信號(hào),就需要根據(jù)信號(hào)位圖來(lái)檢查當(dāng)前信號(hào)隊(duì)列中是否已經(jīng)存在該信號(hào),如果已經(jīng)存在,對(duì)于普通信號(hào)不需要做任何處理。然后調(diào)用send_signal來(lái)完成實(shí)際的發(fā)送工作,send_signal()是信號(hào)發(fā)送的重點(diǎn),除sys_tkill之外的函數(shù),最終都是通過(guò)send_signal()來(lái)完成信號(hào)的發(fā)送工作的。

          這里注意到想send_signal()傳遞的參數(shù)時(shí)t->pending,也就是連接Private Signal Queue的那條鏈。最后,如果發(fā)送成功就調(diào)用signal_wake_up()來(lái)喚醒目標(biāo)進(jìn)程,這樣可以保證該進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài),從而有機(jī)會(huì)被調(diào)度執(zhí)行信號(hào)處理函數(shù)。

          現(xiàn)在我們來(lái)看看send_signal()(kernel/signal.c)函數(shù),這個(gè)函數(shù)的主要工作就是分配并初始化一個(gè)sigqueue結(jié)構(gòu),然后把它添加到信號(hào)隊(duì)列中。

          [plain]view plaincopy
          print?
          1. staticintsend_signal(intsig,structsiginfo*info,structtask_struct*t,
          2. structsigpending*signals)
          3. {
          4. structsigqueue*q=NULL;
          5. intret=0;
          6. /*
          7. *fast-pathedsignalsforkernel-internalthingslikeSIGSTOP
          8. *orSIGKILL.
          9. */
          10. if((unsignedlong)info==2)
          11. gotoout_set;
          12. /*Real-timesignalsmustbequeuedifsentbysigqueue,or
          13. someotherreal-timemechanism.Itisimplementation
          14. definedwhetherkill()doesso.Weattempttodoso,on
          15. theprincipleofleastsurprise,butsincekillisnot
          16. allowedtofailwithEAGAINwhenlowonmemorywejust
          17. makesureatleastonesignalgetsdeliveredanddont
          18. passontheinfostruct.*/
          19. q=__sigqueue_alloc(t,GFP_ATOMIC,(sig
          20. ((unsignedlong)info<2||
          21. info->si_code>=0)));//分配sigqueue結(jié)構(gòu)
          22. if(q){//如果成功分配到sigqueue結(jié)構(gòu),就把它添加到隊(duì)列中,并對(duì)其初始化
          23. list_add_tail(&q->list,&signals->list);
          24. switch((unsignedlong)info){
          25. case0:
          26. q->info.si_signo=sig;
          27. q->info.si_errno=0;
          28. q->info.si_code=SI_USER;
          29. q->info.si_pid=current->pid;
          30. q->info.si_uid=current->uid;
          31. break;
          32. case1:
          33. q->info.si_signo=sig;
          34. q->info.si_errno=0;
          35. q->info.si_code=SI_KERNEL;
          36. q->info.si_pid=0;
          37. q->info.si_uid=0;
          38. break;
          39. default:
          40. copy_siginfo(&q->info,info);//拷貝sigqueue結(jié)構(gòu)
          41. break;
          42. }
          43. }else{
          44. if(sig>=SIGRTMIN&&info&&(unsignedlong)info!=1
          45. &&info->si_code!=SI_USER)
          46. /*
          47. *Queueoverflow,abort.Wemayabortifthesignalwasrt
          48. *andsentbyuserusingsomethingotherthankill().
          49. */
          50. return-EAGAIN;
          51. if(((unsignedlong)info>1)&&(info->si_code==SI_TIMER))
          52. /*
          53. *Setupareturntoindicatethatwedropped
          54. *thesignal.
          55. */
          56. ret=info->si_sys_private;
          57. }
          58. out_set:
          59. sigaddset(&signals->signal,sig);//設(shè)置信號(hào)位圖
          60. returnret;
          61. }
          從上面的分析可以看出,我們看到信號(hào)被添加到信號(hào)隊(duì)列之后,會(huì)調(diào)用signal_wake_up()喚醒這個(gè)進(jìn)程,signal_wake_up()(kernel/signal.c)的定義如下:

          [plain]view plaincopy
          print?
          1. /*
          2. *Tellaprocessthatithasanewactivesignal..
          3. *
          4. *NOTE!werelyonthepreviousspin_lockto
          5. *lockinterruptsforus!Wecanonlybecalledwith
          6. *"siglock"held,andthelocalinterruptmust
          7. *havebeendisabledwhenthatgotacquired!
          8. *
          9. *Noneedtosetneed_reschedsincesignaleventpassing
          10. *goesthrough->blocked
          11. */
          12. voidsignal_wake_up(structtask_struct*t,intresume)
          13. {
          14. unsignedintmask;
          15. set_tsk_thread_flag(t,TIF_SIGPENDING);//為進(jìn)程設(shè)置TIF_SIGPENDING標(biāo)志
          16. /*
          17. *ForSIGKILL,wewanttowakeitupinthestopped/tracedcase.
          18. *Wedontcheckt->stateherebecausethereisaracewithit
          19. *executinganotherprocessorandjustnowenteringstoppedstate.
          20. *Byusingwake_up_state,weensuretheprocesswillwakeupand
          21. *handleitsdeathsignal.
          22. */
          23. mask=TASK_INTERRUPTIBLE;
          24. if(resume)
          25. mask|=TASK_STOPPED|TASK_TRACED;
          26. if(!wake_up_state(t,mask))
          27. kick_process(t);
          28. }
          signal_wake_up()首先為進(jìn)程設(shè)置TIF_SIGPENDING標(biāo)志,說(shuō)明該進(jìn)程有延遲的信號(hào)要等待處理。然后再調(diào)用wake_up_state()喚醒目標(biāo)進(jìn)程,如果目標(biāo)進(jìn)程在其他的CPU上運(yùn)行,wake_up_state()將返回0,此時(shí)調(diào)用kick_process()向該CPU發(fā)送一個(gè)處理器間中斷。當(dāng)中斷返回前戲,會(huì)為當(dāng)前進(jìn)程處理延遲的信號(hào)。

          此后當(dāng)該進(jìn)程被調(diào)度時(shí),在進(jìn)程返回用戶空間前,會(huì)調(diào)用do_notify_resume()處理該進(jìn)程的信號(hào)。



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