Signal信号

备注

本文Maintainer: 龙进

Email: longjin@RinGoTek.cn

  信号是一种进程间通信机制,当我们发送一个信号给特定的进程,就能触发它的特定行为(例如退出程序,或者运行一些信号处理程序)。信号是发送到进程或同一进程内的特定线程的异步通知,用于通知它有事件发生。信号的常见用途是中断、挂起、终止或终止进程。发送信号时,操作系统会中断目标进程的正常执行流程以传递信号。可以在任何非原子指令期间中断执行。如果该进程之前注册了一个信号处理程序,则执行该例程。否则,将执行默认信号处理程序。

  信号类似于中断,区别在于中断由CPU调解并由内核处理,而信号在内核中产生(也可通过系统调用让内核产生)并由各个进程或内核的默认处理函数处理。

1.信号处理概要

1.1 信号发送

  当进程A想发送信号给进程B的时候,使用kill(pid, signal)接口进行发送。然后陷入内核的sys_kill()函数中进行处理。然后内核将会把信号加入目标进程的pcb的sigpending中。

示意图如下:

   ┌────────────┐
   │ Process A: │
   │            │
   │  sys_kill  │
   └──────┬─────┘
          │
          │
   ┌──────▼──────┐    ┌────────────────────┐
   │ Send Signal ├────►Add to sigpending of│
   └─────────────┘    │   process B.       │
                      └────────────────────┘

1.2 信号处理

  进程会在退出内核态的时候,跳转到do_signal()函数内,检查当前是否有需要被处理的信号,如果有的话,就会开启信号处理流程。

信号处理流程示意图:

 ┌───────────────────────┐
 │       Process B:      │
 │                       ◄─────────────────────────────────┐
 │ Return from syscall...│                                 │
 └─────────┬─────────────┘                                 │
           │                                               │
           │                                               │
           │                ┌────────────────┐             │
     ┌─────▼─────┐ default  │                │             │
     │ do_signal ├────────► │ stop process B.│             │
     └─────┬─────┘  action  │                │             │
           │                └────────────────┘             │
           │ custom action                                 │
    ┌──────▼───────┐                                       │
    │ setup signal │                                       │
    │    frame     │                                       │
    └──────┬───────┘                                       │
           │jump to                                        │
    ┌──────▼───────┐ ┌────────────┐ sys_sigreturn ┌────────┴────────┐
    │   userland   ├─►sa_restorer ├──────────────►│Restore the stack│
    │ sig handler  │ └────────────┘               │    frame.       │
    └──────────────┘                              └─────────────────┘
  • 如果内核检查发现,进程没有指定信号处理函数,且信号处理动作不是“忽略”,那就会杀掉进程。

  • 如果内核发现该信号没有被忽略,那么将会:

    • 备份当前内核栈

    • 设置信号处理的用户态栈帧

    • 回到用户态,执行信号处理函数

    • 信号处理函数结束之后,将会进入由libc提供的__sa_restorer中,发起sys_sigreturn()系统调用,回到内核态

    • 内核恢复处理信号之前的内核栈。

    • 信号处理流程结束,内核继续执行“返回用户态”的过程。

  • 如果内核发现当前信号被忽略,那么就检查下一个信号。

  • 发现没有任何需要处理的信号时,返回用户态。

2. 其他问题

  暂无。