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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://m.butianyuan.cn/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;
  11. /*Thisisonlyvalidforsingletasks*/
  12. if(pid<=0)//對(duì)參數(shù)pid進(jìn)行檢查
  13. return-EINVAL;
  15. info.si_signo=sig;//根據(jù)參數(shù)初始化一個(gè)siginfo結(jié)構(gòu)
  16. info.si_errno=0;
  17. info.si_code=SI_TKILL;
  18. info.si_pid=current->tgid;
  19. info.si_uid=current->uid;
  21. read_lock(&tasklist_lock);
  22. p=find_task_by_pid(pid);//獲取由pid指定的線程的task_struct結(jié)構(gòu)
  23. error=-ESRCH;
  24. if(p){
  25. error=check_kill_permission(sig,&info,p);//權(quán)限檢查
  26. /*
  27. *Thenullsignalisapermissionsandprocessexistence
  28. *probe.Nosignalisactuallydelivered.
  29. */
  30. if(!error&&sig&&p->sighand){
  31. spin_lock_irq(&p->sighand->siglock);
  32. handle_stop_signal(sig,p);
  33. //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
  34. error=specific_send_sig_info(sig,&info,p);//把信號(hào)加入到信號(hào)隊(duì)列
  35. spin_unlock_irq(&p->sighand->siglock);
  36. }
  37. }
  38. read_unlock(&tasklist_lock);
  39. returnerror;
  40. }

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;
  6. if(!irqs_disabled())
  7. BUG();
  8. assert_spin_locked(&t->sighand->siglock);
  10. if(((unsignedlong)info>2)&&(info->si_code==SI_TIMER))
  11. /*
  12. *Setupareturntoindicatethatwedroppedthesignal.
  13. */
  14. ret=info->si_sys_private;
  15. /*信號(hào)被忽略*/
  16. /*Short-circuitignoredsignals.*/
  17. if(sig_ignored(t,sig))
  18. gotoout;
  20. /*Supportqueueingexactlyonenon-rtsignal,sothatwe
  21. cangetmoredetailedinformationaboutthecauseof
  22. thesignal.*/
  23. if(LEGACY_QUEUE(&t->pending,sig))
  24. gotoout;
  26. ret=send_signal(sig,info,t,&t->pending);//實(shí)際的發(fā)送工作
  27. if(!ret&&!sigismember(&t->blocked,sig))
  28. signal_wake_up(t,sig==SIGKILL);
  29. out:
  30. returnret;
  31. }
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;
  7. /*
  8. *fast-pathedsignalsforkernel-internalthingslikeSIGSTOP
  9. *orSIGKILL.
  10. */
  11. if((unsignedlong)info==2)
  12. gotoout_set;
  14. /*Real-timesignalsmustbequeuedifsentbysigqueue,or
  15. someotherreal-timemechanism.Itisimplementation
  16. definedwhetherkill()doesso.Weattempttodoso,on
  17. theprincipleofleastsurprise,butsincekillisnot
  18. allowedtofailwithEAGAINwhenlowonmemorywejust
  19. makesureatleastonesignalgetsdeliveredanddont
  20. passontheinfostruct.*/
  22. q=__sigqueue_alloc(t,GFP_ATOMIC,(sig
  23. ((unsignedlong)info<2||
  24. info->si_code>=0)));//分配sigqueue結(jié)構(gòu)
  25. 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
  26. list_add_tail(&q->list,&signals->list);
  27. switch((unsignedlong)info){
  28. case0:
  29. q->info.si_signo=sig;
  30. q->info.si_errno=0;
  31. q->info.si_code=SI_USER;
  32. q->info.si_pid=current->pid;
  33. q->info.si_uid=current->uid;
  34. break;
  35. case1:
  36. q->info.si_signo=sig;
  37. q->info.si_errno=0;
  38. q->info.si_code=SI_KERNEL;
  39. q->info.si_pid=0;
  40. q->info.si_uid=0;
  41. break;
  42. default:
  43. copy_siginfo(&q->info,info);//拷貝sigqueue結(jié)構(gòu)
  44. break;
  45. }
  46. }else{
  47. if(sig>=SIGRTMIN&&info&&(unsignedlong)info!=1
  48. &&info->si_code!=SI_USER)
  49. /*
  50. *Queueoverflow,abort.Wemayabortifthesignalwasrt
  51. *andsentbyuserusingsomethingotherthankill().
  52. */
  53. return-EAGAIN;
  54. if(((unsignedlong)info>1)&&(info->si_code==SI_TIMER))
  55. /*
  56. *Setupareturntoindicatethatwedropped
  57. *thesignal.
  58. */
  59. ret=info->si_sys_private;
  60. }
  62. out_set:
  63. sigaddset(&signals->signal,sig);//設(shè)置信號(hào)位圖
  64. returnret;
  65. }
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;
  16. set_tsk_thread_flag(t,TIF_SIGPENDING);//為進(jìn)程設(shè)置TIF_SIGPENDING標(biāo)志
  18. /*
  19. *ForSIGKILL,wewanttowakeitupinthestopped/tracedcase.
  20. *Wedontcheckt->stateherebecausethereisaracewithit
  21. *executinganotherprocessorandjustnowenteringstoppedstate.
  22. *Byusingwake_up_state,weensuretheprocesswillwakeupand
  23. *handleitsdeathsignal.
  24. */
  25. mask=TASK_INTERRUPTIBLE;
  26. if(resume)
  27. mask|=TASK_STOPPED|TASK_TRACED;
  28. if(!wake_up_state(t,mask))
  29. kick_process(t);
  30. }
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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