linux信号处理总结

      中断是硬件与操作系统之间的一种通信方式；信号是进程间（内核进程＋用户进程）的一种通信方式。信号的实现类似中断，所以很多人都称其为软中断 。

• 标准信号与实时信号

0-31 这 32 个信号称为标准信号。
从 32 到 63 之间的 32 个信号称为实时信号。

可以通过 man 7 signal 查看对“标准信号”和“实时信号”详细的描述。

• 信号排队

每个进程拥有一个信号等待队列。在 task_struct 中有一个 struct sigpending pending 域， 就是进程的信号等待队列。

当向一个进程发送信号时，信号会先被送入进程的信号等待队列，然后等到进程被调度到去处理信号的时候，会从信号 等待队列中依次取出信号进行处理。

标准信号不能排队，而实时信号可以排队：
假设进程屏蔽了一个标准信号，当给它连续发送多个相同 的标准信号，则只有第一个被放入进程的信号等待队列中，后续的都被丢弃。
假设进程屏蔽了一个实时信号，当给它连续发送多个相同的实时信号，则所有 的信号都被放入进程的信号接收队列中。

实时信号是在 POSIX.4 实时信号扩展中定义的。

• 信号屏蔽

进程可以屏蔽它不想接收的信号。
在 task_struct 中有一个 block 域，指定了进程要屏蔽的信号集合。

屏蔽信号 带来的影响：
    1、    当向一个进程投递信号时，如果发现进程屏蔽了此信号，则即使此进程处于睡眠状态，也不唤醒它。（否则睡眠的进程会被唤醒）。
    2、    当进程开始处理它的信号等待队列的时候，对于被屏蔽的信号，不做处理。所以这些信号会一直待在等待队列中，直到进程解开对相应信号的屏蔽，才能被处 理。(按照以上理解，也就是虽说某些信号被屏蔽，但是这个信号会被保存在pending里，只是在进程从内核返回处理信号时不处理被阻塞（屏蔽）的信号， 直到该信号被解除屏蔽)

但 是 KILL 和 TERM 这两种信号是不能屏蔽的。

• 发送信号的处理过程

用户空间可以通过 kill()  或 sigqueue() 两个系统调用来向一个进程发送信号。
内核空间的入口是 sys_kill()：

sys_kill()  ==>  kill_something_info()  ==>  kill_proc_info()  ==> send_sig_info()  ==>  deliver_signal() ==> send_signal()

    1、    首先，根据 PID 找到对应的目标进程。 这是通过 find_task_by_pid() 实现的。
    2、    如果目标进程对信号的处理行为是“忽略”，则无需投递
    3、    对于标准信号，如果前面已经有一个相同信号到达，进程还没来得及处理，则不再投递，信号丢失。
    4、    否则，信号被挂在进程的信号等待队列中。
    5、    如果进程屏蔽了此信号，则不唤醒此进程
    6、    否则，如果此进程处于 INTERUPABLE 状态，则唤醒此进程。
           signal_wake_up() ==>  wake_up_process()
    7、    如果进程处于其它状态，则不做处理。

• 执行信号处理函数
  

  • 进程检测信号的时机

    1、    从系统调用、中断处理或者异常处理返回到用户空间的前夕。这和进程调度是同一个时机

在 arch/i386/kernel/entry.S 中，有如下汇编代码：

ENTRY(ret_from_sys_call)
    cli                # need_resched and signals atomic test
    cmpl $ 0 ,need_resched( % ebx)
    jne reschedule
    cmpl $ 0 ,sigpending( % ebx)
    jne signal_return

可以看到，在返回到用户空间前夕，会检查 task_struct 中的 sigpending 域，如果非0，说明有信号需要处理，转而去处理信号。

    2、    给进程投递完信号后，如果发现进程处于睡眠（INTERUPABLE）状态，则唤醒此进程，而进程会检查是否有信号等待处理。
    signal_wake_up()
    {
    if (t->state & TASK_INTERRUPTIBLE) {
            wake_up_process(t);
            return;
        }
    }

 

• 问题    

1、    在执行信号处理程序的时候，是否要屏蔽此信号？
    在进入某个信号处理 函数前，必须暂时屏蔽掉此信号。
    当handle_signal() 执行完以后，堆栈已经被更换，接下来就会进入用户空间，执行信号处理函数。
    在handle_signal() 的最后，通过sigaddset(¤t->blocked,sig); 暂时屏蔽了对此信号。

2、我们知道，当进程进入睡眠（可打断）状态，在此期间收到另一个信号，那么，进程会被唤醒，执行新的信号处理程 序。
          但是，如果进程处于运行状态，且不执行任何系统调用，在此期间向它发送信号，则此进程不会立刻处理此信号。那么此进程什么时候能检查到有信号要处理了？

    答案是在时钟中断返回的时候！！！
    前面说了，检查信号的时机是从系统调用、中断或异常处理返回用户空间的前夕，因此，时钟中断返回的时候，也是检查信号的时机。
    由于时钟中断频繁发生，因此信号总会及时得到处理。

3、   在执行信号处理程序期间，虽然不会再被相同的信号打断，但仍然可能被其它信号打断。
    假设进程处理 A 信号，那么它首先需要把 A 信号从信号队列中取出，然后再去执行相应的信号处理函数，在执行过程中，如果又被另一个信号B打断，则不会再去处理 A，因为 A 已经被从信号队列中取出了。同样，必须先取下 B，然后再做处理，所以在此期间，如果又被 C 打断，则不会再处理到 B 。当 C 处理完毕后，又返回到 B 中，处理完 B，又返回到 A。

• 对信号队列的处理

假设有多个信号在队列上等待。
在一次调度时机中，进程检查它的信号等待队列，对于处理方式为 SIG_IGN 和 SIG_DFL 的信号，不用返回到用户空间。对于需要返回到用户空间去执行信号处理函数的情况，在一次调度时机中只处理一个。

http://blog.csdn.net/rstevens/archive/2007/09/27/1803801.aspx