linux內(nèi)核中的信號機制--信號發(fā)送

作者：時間：2016-11-22 來源：網(wǎng)絡

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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)

應用程序發(fā)送信號時，主要通過kill進行。注意：不要被“kill”迷惑，它并不是發(fā)送SIGKILL信號專用函數(shù)。這個函數(shù)主要通過系統(tǒng)調(diào)用sys_kill()進入內(nèi)核，它接收兩個參數(shù)：

第一個參數(shù)為目標進程id，kill()可以向進程(或進程組)，線程(輕權(quán)線程)發(fā)送信號，因此pid有以下幾種情況：

pid>0：目標進程(可能是輕權(quán)進程)由pid指定。
pid=0：信號被發(fā)送到當前進程組中的每一個進程。
pid=-1：信號被發(fā)送到任何一個進程，init進程(PID=1)和以及當前進程無法發(fā)送信號的進程除外。
pid<-1：信號被發(fā)送到目標進程組，其id由參數(shù)中的pid的絕對值指定。

第二個參數(shù)為需要發(fā)送的信號。

由于sys_kill處理的情況比較多，分析起來比較復雜，我們從tkill()函數(shù)入手，這個函數(shù)把信號發(fā)送到由參數(shù)指定pid指定的線程(輕權(quán)進程)中。tkill的內(nèi)核入口是sys_tkill(kernel/signal.c)，其定義如下：

[plain]view plaincopy

print?

/*
*Sendasignaltoonlyonetask,evenifitsaCLONE_THREADtask.
*/
asmlinkagelong
sys_tkill(intpid,intsig)
{
structsiginfoinfo;
interror;
structtask_struct*p;
/*Thisisonlyvalidforsingletasks*/
if(pid<=0)//對參數(shù)pid進行檢查
return-EINVAL;
info.si_signo=sig;//根據(jù)參數(shù)初始化一個siginfo結(jié)構(gòu)
info.si_errno=0;
info.si_code=SI_TKILL;
info.si_pid=current->tgid;
info.si_uid=current->uid;
read_lock(&tasklist_lock);
p=find_task_by_pid(pid);//獲取由pid指定的線程的task_struct結(jié)構(gòu)
error=-ESRCH;
if(p){
error=check_kill_permission(sig,&info,p);//權(quán)限檢查
/*
*Thenullsignalisapermissionsandprocessexistence
*probe.Nosignalisactuallydelivered.
*/
if(!error&&sig&&p->sighand){
spin_lock_irq(&p->sighand->siglock);
handle_stop_signal(sig,p);
//對某些特殊信號進程處理，例如當收到SIGSTOP時，需要把信號隊列中的SIGCONT全部刪除
error=specific_send_sig_info(sig,&info,p);//把信號加入到信號隊列
spin_unlock_irq(&p->sighand->siglock);
}
}
read_unlock(&tasklist_lock);
returnerror;
}

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

[plain]view plaincopy

print?

staticint
specific_send_sig_info(intsig,structsiginfo*info,structtask_struct*t)
{
intret=0;
if(!irqs_disabled())
BUG();
assert_spin_locked(&t->sighand->siglock);
if(((unsignedlong)info>2)&&(info->si_code==SI_TIMER))
/*
*Setupareturntoindicatethatwedroppedthesignal.
*/
ret=info->si_sys_private;
/*信號被忽略*/
/*Short-circuitignoredsignals.*/
if(sig_ignored(t,sig))
gotoout;
/*Supportqueueingexactlyonenon-rtsignal,sothatwe
cangetmoredetailedinformationaboutthecauseof
thesignal.*/
if(LEGACY_QUEUE(&t->pending,sig))
gotoout;
ret=send_signal(sig,info,t,&t->pending);//實際的發(fā)送工作
if(!ret&&!sigismember(&t->blocked,sig))
signal_wake_up(t,sig==SIGKILL);
out:
returnret;
}

首先調(diào)用sig_ignored檢查信號是否被忽略，然后檢查發(fā)送的信號是不是普通信號，如果是普通信號，就需要根據(jù)信號位圖來檢查當前信號隊列中是否已經(jīng)存在該信號，如果已經(jīng)存在，對于普通信號不需要做任何處理。然后調(diào)用send_signal來完成實際的發(fā)送工作，send_signal()是信號發(fā)送的重點，除sys_tkill之外的函數(shù)，最終都是通過send_signal()來完成信號的發(fā)送工作的。

這里注意到想send_signal()傳遞的參數(shù)時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()來喚醒目標進程，這樣可以保證該進程進入就緒狀態(tài)，從而有機會被調(diào)度執(zhí)行信號處理函數(shù)。

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

[plain]view plaincopy

print?

staticintsend_signal(intsig,structsiginfo*info,structtask_struct*t,
structsigpending*signals)
{
structsigqueue*q=NULL;
intret=0;
/*
*fast-pathedsignalsforkernel-internalthingslikeSIGSTOP
*orSIGKILL.
*/
if((unsignedlong)info==2)
gotoout_set;
/*Real-timesignalsmustbequeuedifsentbysigqueue,or
someotherreal-timemechanism.Itisimplementation
definedwhetherkill()doesso.Weattempttodoso,on
theprincipleofleastsurprise,butsincekillisnot
allowedtofailwithEAGAINwhenlowonmemorywejust
makesureatleastonesignalgetsdeliveredanddont
passontheinfostruct.*/
q=__sigqueue_alloc(t,GFP_ATOMIC,(sig
((unsignedlong)info<2||
info->si_code>=0)));//分配sigqueue結(jié)構(gòu)
if(q){//如果成功分配到sigqueue結(jié)構(gòu)，就把它添加到隊列中，并對其初始化
list_add_tail(&q->list,&signals->list);
switch((unsignedlong)info){
case0:
q->info.si_signo=sig;
q->info.si_errno=0;
q->info.si_code=SI_USER;
q->info.si_pid=current->pid;
q->info.si_uid=current->uid;
break;
case1:
q->info.si_signo=sig;
q->info.si_errno=0;
q->info.si_code=SI_KERNEL;
q->info.si_pid=0;
q->info.si_uid=0;
break;
default:
copy_siginfo(&q->info,info);//拷貝sigqueue結(jié)構(gòu)
break;
}
}else{
if(sig>=SIGRTMIN&&info&&(unsignedlong)info!=1
&&info->si_code!=SI_USER)
/*
*Queueoverflow,abort.Wemayabortifthesignalwasrt
*andsentbyuserusingsomethingotherthankill().
*/
return-EAGAIN;
if(((unsignedlong)info>1)&&(info->si_code==SI_TIMER))
/*
*Setupareturntoindicatethatwedropped
*thesignal.
*/
ret=info->si_sys_private;
}
out_set:
sigaddset(&signals->signal,sig);//設置信號位圖
returnret;
}

從上面的分析可以看出，我們看到信號被添加到信號隊列之后，會調(diào)用signal_wake_up()喚醒這個進程，signal_wake_up()(kernel/signal.c)的定義如下：

[plain]view plaincopy

print?

/*
*Tellaprocessthatithasanewactivesignal..
*
*NOTE!werelyonthepreviousspin_lockto
*lockinterruptsforus!Wecanonlybecalledwith
*"siglock"held,andthelocalinterruptmust
*havebeendisabledwhenthatgotacquired!
*
*Noneedtosetneed_reschedsincesignaleventpassing
*goesthrough->blocked
*/
voidsignal_wake_up(structtask_struct*t,intresume)
{
unsignedintmask;
set_tsk_thread_flag(t,TIF_SIGPENDING);//為進程設置TIF_SIGPENDING標志
/*
*ForSIGKILL,wewanttowakeitupinthestopped/tracedcase.
*Wedontcheckt->stateherebecausethereisaracewithit
*executinganotherprocessorandjustnowenteringstoppedstate.
*Byusingwake_up_state,weensuretheprocesswillwakeupand
*handleitsdeathsignal.
*/
mask=TASK_INTERRUPTIBLE;
if(resume)
mask|=TASK_STOPPED|TASK_TRACED;
if(!wake_up_state(t,mask))
kick_process(t);
}

signal_wake_up()首先為進程設置TIF_SIGPENDING標志，說明該進程有延遲的信號要等待處理。然后再調(diào)用wake_up_state()喚醒目標進程，如果目標進程在其他的CPU上運行，wake_up_state()將返回0，此時調(diào)用kick_process()向該CPU發(fā)送一個處理器間中斷。當中斷返回前戲，會為當前進程處理延遲的信號。

此后當該進程被調(diào)度時，在進程返回用戶空間前，會調(diào)用do_notify_resume()處理該進程的信號。

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