linux内核中的信号机制--信号处理

Kernel version：2.6.14

CPU architecture：ARM920T

Author：ce123(http://blog.csdn.net/ce123)

当进程被调度时，会调用do_notify_resume()来处理信号队列中的信号。信号处理主要就是调用sighand_struct结构中对应的信号处理函数。do_notify_resume()(arch/arm/kernel/signal.c)函数的定义如下：

[plain]view plaincopyprint?

1. asmlinkagevoid
2. do_notify_resume(structpt_regs*regs,unsignedintthread_flags,intsyscall)
3. {
4. if(thread_flags&_TIF_SIGPENDING)
5. do_signal(¤t->blocked,regs,syscall);
6. }

_TIF_SIGPENDING标志是在signal_wake_up()函数中设置的，检查该标志后，接下来就调用do_signal()函数，我们来看看do_signal()(arch/arm/kernel/signal.c)的具体定义：

[plain]view plaincopyprint?

1. /*
2. *Notethatinitisaspecialprocess:itdoesntgetsignalsitdoesnt
3. *wanttohandle.ThusyoucannotkillinitevenwithaSIGKILLevenby
4. *mistake.
5. *
6. *Notethatwegothroughthesignalstwice:oncetocheckthesignalsthat
7. *thekernelcanhandle,andthenwebuildalltheuser-levelsignalhandling
8. *stack-framesinonegoafterthat.
9. */
10. staticintdo_signal(sigset_t*oldset,structpt_regs*regs,intsyscall)
11. {
12. structk_sigactionka;
13. siginfo_tinfo;
14. intsignr;
16. /*
17. *Wewantthecommoncasetogofast,which
18. *iswhywemayincertaincasesgetherefrom
19. *kernelmode.Justreturnwithoutdoinganything
20. *ifso.
21. */
22. if(!user_mode(regs))//regs保存的是进入内核态之前的寄存器现场，必须为用户模式，否则直接返回
23. return0;
25. if(try_to_freeze())
26. gotono_signal;
28. if(current->ptrace&PT_SINGLESTEP)
29. ptrace_cancel_bpt(current);//和调试相关，我们在后面的文章中会具体分析
31. signr=get_signal_to_deliver(&info,&ka,regs,NULL);//取出等待处理的信号
32. if(signr>0){
33. handle_signal(signr,&ka,&info,oldset,regs,syscall);//处理信号
34. if(current->ptrace&PT_SINGLESTEP)
35. ptrace_set_bpt(current);
36. return1;
37. }
39. no_signal:
40. /*
41. *Nosignaltodelivertotheprocess-restartthesyscall.
42. */
43. if(syscall){
44. if(regs->ARM_r0==-ERESTART_RESTARTBLOCK){
45. if(thumb_mode(regs)){
46. regs->ARM_r7=__NR_restart_syscall;
47. regs->ARM_pc-=2;
48. }else{
49. u32__user*usp;
51. regs->ARM_sp-=12;
52. usp=(u32__user*)regs->ARM_sp;
54. put_user(regs->ARM_pc,&usp[0]);
55. /*swi__NR_restart_syscall*/
56. put_user(0xef000000|__NR_restart_syscall,&usp[1]);
57. /*ldrpc,[sp],#12*/
58. put_user(0xe49df00c,&usp[2]);
60. flush_icache_range((unsignedlong)usp,
61. (unsignedlong)(usp+3));
63. regs->ARM_pc=regs->ARM_sp+4;
64. }
65. }
66. if(regs->ARM_r0==-ERESTARTNOHAND||
67. regs->ARM_r0==-ERESTARTSYS||
68. regs->ARM_r0==-ERESTARTNOINTR){
69. restart_syscall(regs);
70. }
71. }
72. if(current->ptrace&PT_SINGLESTEP)
73. ptrace_set_bpt(current);
74. return0;
75. }

执行do_signal()函数时，进程一定处于内核空间，通常进程只有通过中断或者系统调用才能进入内核空间，regs保存着系统调用或者中断时的现场。user_mode()根据regs中的cpsr寄存器来判断是中断现场环境还是用户态环境。如果不是用户态环境，就不对信号进行任何处理，直接从do_signal()函数返回。

如果user_mode()函数发现regs的现场是内核态，那就意味着这不是一次系统调用的返回，也不是一次普通的中断返回，而是一次嵌套中断返回(或者在系统调用过程中发生了中断)。此时大概的执行路径应该是这样的：假设进场现在运行在用户态，此时发生一次中断，进场进入内核态(此时user_mode(regs)返回1，意味着中断现场是用户态。)，此后在中断返回前，发生了一个更高优先级的中断，于是CPU开始执行高优先级的处理函数(此时user_mode(regs)返回0，意味着中断现场是在内核态)。当高优先级中断处理结束后，在它返回时，是不应该处理信号的，因为信号的优先级比中断的优先级低。在这种情况下，对信号的处理将会延迟到低优先级中断处理结束之后。相对于Windows内核来说，尽管linux内核中没有一组显式的操作函数来实现这一系列的优先级管理方案，但是linux内核和Windows内核都使用了同样的机制，优先级关系为：高优先级中断->低优先级中断->软中断(类似Windows内中的DPC)->信号(类似Windows内核中的APC)->进程运行。

如果user_mode(regs)返回1，接下来会执行(中间略去一下和本文关系不大的代码)get_signal_to_deliver()，这个函数从当前进程的信号队列(保存Private Signal Queue和Shared Signal Queue)取出等待处理的信号(调用dequeue_s