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linux內核中的信號機制--信號發(fā)送

作者： 時間：2016-11-22 來源：網絡 收藏
Kernel version：2.6.14

CPU architecture：ARM920T

本文引用地址：http://2s4d.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。這個函數主要通過系統調用sys_kill()進入內核，它接收兩個參數：

第一個參數為目標進程id，kill()可以向進程(或進程組)，線程(輕權線程)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由參數中的pid的絕對值指定。
第二個參數為需要發(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()函數入手，這個函數把信號發(fā)送到由參數指定pid指定的線程(輕權進程)中。tkill的內核入口是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)//對參數pid進行檢查
  13. return-EINVAL;
  15. info.si_signo=sig;//根據參數初始化一個siginfo結構
  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結構
  23. error=-ESRCH;
  24. if(p){
  25. error=check_kill_permission(sig,&info,p);//權限檢查
  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
  34. error=specific_send_sig_info(sig,&info,p);//把信號加入到信號隊列
  35. spin_unlock_irq(&p->sighand->siglock);
  36. }
  37. }
  38. read_unlock(&tasklist_lock);
  39. returnerror;
  40. }

sys_tkill函數主要是通過pecific_send_sig_info()函數實現的，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，就需要根據信號位圖來檢查當前信號隊列中是否已經存在該信號，如果已經存在，對于普通信號不需要做任何處理。然后調用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，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)，從而有機會被調度執(zhí)行信號處理函數。

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

[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結構
  25. if(q){//如果成功分配到sigqueue結構，就把它添加到隊列中，并對其初始化
  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結構
  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);//設置信號位圖
  64. returnret;
  65. }
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?
  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);//為進程設置TIF_SIGPENDING標志
  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。

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

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