Linux2.6訊號管理

一、什麼是訊號

1.訊號是很短的訊息，可以被發送一個進程或一個進程組，用於進程間的通訊

2.訊息的內容通常是一個數，這個數用於標識訊號

訊號的接收方一定是進程，發送方可能是進程，或者核心。

訊號只能發送給屬於同一session以及同一個使用者的進程

3.訊號的種類可分為兩類

（1）常規訊號：編碼範圍1-31，如果一個常規訊號被連續發送多次，會被合并成一次，即只有一個發送到接收進程

（2）即時訊號：編碼範圍32-64，它們必須被排隊，以便發送的多個訊號都被接收到

（3）常規訊號和即時訊號，都是用隊列來接收的，只是常規訊號的接收隊列，每個隊列中最多隻能有一項

（4）可以看出，每個訊號對應的訊號處理函數相對自己是串列的，不必是可重新進入的

4.子進程會繼承父進程的訊號處理方式

二、訊號傳遞的過程

1.訊號產生：

更新目標進程的資料結構

2.目標進程對訊號的檢測與反應

（1）忽略

（2）預設操作

（3）調用相應的訊號處理函數

三、訊號的掛起、阻塞、忽略、丟棄

1.丟棄：對於常規訊號，同種類型的一次存在一個，多餘的會被丟棄

2.訊號阻塞：某種類型的訊號被阻塞後，目標進程不會處理這個訊號，直到解除阻塞後再處理（針對訊號類型）

3.掛起：已經產生但還沒有處理的訊號稱為掛起訊號。對於常規訊號，同種類型的掛起訊號一次只存在一個（針對某個具體的訊號）

4.忽略：目標進程已收到這個訊號，並作出回應，回應的方式是不作為任何處理

四、訊號產生過程

send_signal()

（1）申請一個掛起訊號的資料結構

（2）把資料結構掛入掛起訊號隊列

（3）修改隊列位元遮罩

（4）如果需要，喚醒進程

五、訊號處理的過程

1.在中斷機制中，處理器的硬體在每條指令結束進都要檢測是否還有插斷要求存在

訊號機制是純軟體的，不能依靠硬體活動訊號，只能在兩個特定的時間點檢測

2.對訊號的檢測與響應總發生於系統空間

（1）從系統空間返回到使用者空間的前夕

（2）進程在核心睡眠剛被喚醒時，由於訊號而提前返回到使用者空間

3.進程運行於使用者空間時，即使訊號到達了也不會作出反應，要等到特定時刻檢測到訊號才會處理

4.當訊號向量為SIG_IGN或SIG_DFL時，對訊號的處理都在系統空間完成，無須回到使用者空間

當訊號向量為使用者提供的訊號處理常式時，需要使用者空間執行，執行完再回到系統空間，然後再回到使用者空間

5.執行自訂函數的過程：

do_signal() -----> handle_signal() -----> 訊號處理函數

note：

訊號處理函數由使用者進程定義，包含在使用者態代碼中，在使用者空間運行

handle_signal()：運行在核心態

6.關於幀、函數使用者、Runspace

（1）幀frame：調用一次子程式時，在棧中儲存的一個層次稱為一幀，包括子程式的返回地址、子程式的局部變數、調用子程式時的參數

（2）程式與子程式位於同一空間：普通的函數調用

（3）調用者在使用者空間，子程式在系統空間：中斷處理、異常處理、系統調用

（4）調用者在系統空間，子程式在使用者空間：handle_signal()調用訊號處理函數

7.從handle_signal()的系統空間 進入 訊號處理函數的使用者空間 的過程

要從系統空間進入使用者空間執行另一段程式，就必須在系統空間準備一個新的幀，而原系統空間的幀也要儲存起來

解決方案：把原系統空間幀作為訊號處理常式的局部變數，儲存在新的幀中

在進入使用者空間執行訊號處理函數之前，先準備好使用者空間堆棧的幀，把原幀複製到新幀中作為局部變數儲存起來，回到系統空間後再從那裡複製回來

8.從訊號處理函數的使用者空間 返回到 handle_signal()的系統空間 的過程

使用者空間進入系統空間的手段有三種：中斷、異常、陷阱，系統調用是陷阱的一種

從訊號處理函數返回系統空間使用的方式是系統調用

9.handle_signal() ----- 調用訊號處理函數並返回

（1）在使用者空間堆棧中為訊號處理常式預先建立一個frame，其中包括原系統空間堆棧的frame

（2）在訊號處理函數中插入系統調用sigreturn()

（3）將系統空間堆棧中的frame修改為訊號處理函數所需的frame

（4）進入使用者空間，開始執行訊號處理函數

（5）執行訊號處理函數

（6）通過系統調用figreturn()返回到系統空間

（7）從使用者空間恢複系統堆棧空間的frame

（8）回到使用者空間，繼續執行使用者程式

10.“系統空間->使用者空間->系統空間->使用者空間”這段過程能不能簡化？

答：理論上可以。但是必須保證使用者的訊號處理常式對“工作現場”（SAVE_ALL所儲存的部分）不能更改。

訊號處理函數由使用者進程定義，包含在使用者態代碼中，在使用者空間運行，不能保證這一點。

為了系統安全，不這麼做。

六、為某個訊號定義訊號處理函數

1.signal(int signr, sigunc *handle);

給訊號值是signr的訊號安裝一個處理函數控制代碼handle

handle是函數指標

2.自訂的訊號處理函數控制代碼只能使用一次，若要持續使用，在訊號處理函數中重設自訂控制代碼

3.signal()的BUG：在3-(1)的複位和3-(2)的重設之間發生了訊號可能會造成訊號的丟失。

使用sigaction()能解決訊號失去的問題