正如我們所知，運行在用戶態(tài)下的程序可以發(fā)送和接收信號。這意味著必須定義一組系統(tǒng)調(diào)用來允許這類操作。不幸的是，由于歷史原因，有些系統(tǒng)調(diào)用可能功能相同。 因此，其中一些系統(tǒng)調(diào)用永遠不會被調(diào)用。例如，sys_sigaction()和sys_rt_sigaction()幾乎相同，因此C庫中包含的sigaction()包裝函數(shù)最終會調(diào)用sys_rt_sigaction()而不是sys_sigaction()。

1 kill()

kill(pid,sig)系統(tǒng)調(diào)用用來給常規(guī)進程或多線程應用程序發(fā)送信號，相應的服務例程是sys_kill()。pid根據(jù)值的不同具有不同意義：

pid > 0：sig信號被發(fā)送給pid指定進程所屬的線程組。

pid = 0：sig信號被發(fā)送給與調(diào)用進程同一進程組內(nèi)所有進程的線程組。

pid = –1：sig信號被發(fā)送給所有進程，除了swapper(PID 0)、init(PID 1和current進程。

pid < –1：信號被發(fā)送給-pid進程組中所有進程的所屬線程組。

sys_kill()為信號建立一個最小siginfo_t表，然后調(diào)用kill_something_info():

info.si_signo=sig;
info.si_errno=0;
info.si_code=SI_USER;
info._sifields._kill._pid=current->tgid;
info._sifields._kill._uid=current->uid;
returnkill_something_info(sig,&info,pid);

繼而，kill_something_info()既可以調(diào)用kill_proc_info()（通過group_send_sig_info()發(fā)送信號給單個線程組），也可以調(diào)用kill_pg_info()（掃描目標進程組所有進程并為每個進程調(diào)用send_sig_info()），還可以為系統(tǒng)中的每個進程重復調(diào)用group_send_sig_info()（pid=-1）。

kill()能夠發(fā)送任何信號，包括所謂的實時信號（32~64）。但是，正如我們在信號的產(chǎn)生過程一節(jié)中看到的，kill()系統(tǒng)調(diào)用不能確保將信號添加到目標進程的掛起信號隊列中，因此可能會丟失多個掛起信號。實時信號應該通過諸如rt_sigqueueinfo()之類的系統(tǒng)調(diào)用來發(fā)送。

System V和BSD Unix變體也有一個killpg()系統(tǒng)調(diào)用，它能夠顯式地向一組進程發(fā)送信號。在Linux中，該函數(shù)是作為使用kill()系統(tǒng)調(diào)用的庫函數(shù)實現(xiàn)的。另一種變體是raise()，它向當前進程(即執(zhí)行函數(shù)的進程)發(fā)送信號。在Linux中，raise()是作為庫函數(shù)實現(xiàn)的。

2 tkill()/tgkill()

tkill()和tgkill()向線程組中的特定進程發(fā)送信號。每個兼容POSIX的pthread庫的pthread_kill()函數(shù)調(diào)用其中的一個來向特定的輕量級進程發(fā)送信號。

tkill()需要2個參數(shù)：pid，目標進程的PID；sig，信號編碼。內(nèi)核中的sys_tkill()服務例程填充siginfo表，獲取進程描述符地址，進行一些權限檢查，并調(diào)用specific_send_sig_info()發(fā)送信號。

tgkill()不同于tkill()，它需要第3個參數(shù)：tgid，線程組ID，該線程組包含信號的目標進程。sys_tgkill()服務例程執(zhí)行與sys_tkill()完全相同的操作，但也檢查信號的目標進程是否屬于線程組tgid。這個額外的檢查解決了當信號被發(fā)送到一個正在被終止的進程時發(fā)生的競爭條件：如果另一個多線程應用程序創(chuàng)建輕量級進程的速度足夠快，那么信號可能會被傳遞給錯誤的進程。tgkill()解決了這個問題，因為線程組ID在多線程應用程序的生命周期內(nèi)永遠不會更改。

3 更改信號行為

sigaction(sig,act,oact)系統(tǒng)調(diào)用允許用戶為信號指定動作；當然，如果沒有定義信號動作，內(nèi)核將執(zhí)行信號相關聯(lián)的默認動作。

相應的sys_sigaction()服務例程作用于2個參數(shù)：sig，信號值；act，類型為old_sigaction的表，用以指定新行為；oact，可選輸出參數(shù)，用以獲取信號之前的行為動作。（old_sigaction和sigaction具有相同的數(shù)據(jù)結構，但是成員順序不一致）

該函數(shù)首先檢查act地址是否有效。然后用*act的字段填充k_sigaction類型的new_ka局部變量的sa_handler、sa_flags和sa_mask字段：

__get_user(new_ka.sa.sa_handler,&act->sa_handler);
__get_user(new_ka.sa.sa_flags,&act->sa_flags);
__get_user(mask,&act->sa_mask);
siginitset(&new_ka.sa.sa_mask,mask);

函數(shù)調(diào)用do_sigaction()將新的new_ka表復制到current->sig->action表的第sig-1項中：

k=¤t->sig->action[sig-1];
if(act){
*k=*act;
sigdelsetmask(&k->sa.sa_mask,sigmask(SIGKILL)|sigmask(SIGSTOP));
if(k->sa.sa_handler==SIG_IGN||(k->sa.sa_handler==SIG_DFL&&
(sig==SIGCONT||sig==SIGCHLD||sig==SIGWINCH||sig==SIGURG))){
rm_from_queue(sigmask(sig),¤t->signal->shared_pending);
t=current;
do{
rm_from_queue(sigmask(sig),¤t->pending);
recalc_sigpending_tsk(t);
t=next_thread(t);
}while(t!=current);
}
}

POSIX標準要求，當默認動作為ignore時，將信號動作設置為SIG_IGN或SIG_DFL會導致所有相同類型的掛起信號被丟棄。此外，請注意，無論信號處理程序請求的屏蔽信號是什么，SIGKILL和SIGSTOP都不會被屏蔽。

sigaction()系統(tǒng)調(diào)用還允許用戶初始化sigaction表中的sa_flags字段。我們在前面曾經(jīng)列出了該字段允許的值和相關含義。

舊的System V Unix變體提供了signal()系統(tǒng)調(diào)用，它仍然被程序員廣泛使用。最近的C庫通過rt_sigaction()實現(xiàn)了signal()。然而，Linux仍然支持舊的C庫，并提供sys_signal()服務例程:

new_sa.sa.sa_handler=handler;
new_sa.sa.sa_flags=SA_ONESHOT|SA_NOMASK;
ret=do_sigaction(sig,&new_sa,&old_sa);
returnret?ret:(unsignedlong)old_sa.sa.sa_handler;

4 檢查掛起的阻塞信號

sigpending()系統(tǒng)調(diào)用允許進程檢查掛起的阻塞信號集，例如那些在阻塞時產(chǎn)生的信號。對應的sys_sigpending()服務例程作用于單個參數(shù)set，用戶變量的地址，在其中，位數(shù)組需要被拷貝：

sigorsets(&pending,¤t->pending.signal,
¤t->signal->shared_pending.signal);
sigandsets(&pending,¤t->blocked,&pending);
copy_to_user(set,&pending,4);

5 修改阻塞信號集

sigprocmask()系統(tǒng)調(diào)用允許進程修改阻塞信號集； 它僅適用于常規(guī)（非實時）信號。 相應的sys_sigprocmask()服務例程作用于3個參數(shù)：

oset： 進程地址空間中，指向存儲先前位掩碼的位數(shù)組的指針。

set： 進程地址空間中，指向存儲新位掩碼的位數(shù)組的指針。

how：標志，可取的值如下所示：

SIG_BLOCK：set指向的位掩碼數(shù)組必須被添加阻塞信號的位掩碼數(shù)組中。

SIG_UNBLOCK：set指向的位掩碼數(shù)組必須從阻塞信號的位掩碼數(shù)組中移除。

SIG_SETMASK：set指向的位掩碼數(shù)組設定為新的阻塞信號的位掩碼數(shù)組。

該函數(shù)調(diào)用copy_from_user()將set指向的值拷貝到new_set這個局部變量中，并將current進程的阻塞的標準信號的位掩碼數(shù)組拷貝到old_set這個局部變量中。然后根據(jù)how標志設置這兩個變量：

if(copy_from_user(&new_set,set,sizeof(*set)))
return-EFAULT;
new_set&=~(sigmask(SIGKILL)|sigmask(SIGSTOP));
old_set=current->blocked.sig[0];
if(how==SIG_BLOCK)
sigaddsetmask(¤t->blocked,new_set);
elseif(how==SIG_UNBLOCK)
sigdelsetmask(¤t->blocked,new_set);
elseif(how==SIG_SETMASK)
current->blocked.sig[0]=new_set;
else
return-EINVAL;
recalc_sigpending(current);
if(oset&©_to_user(oset,&old_set,sizeof(*oset)))
return-EFAULT;
return0;

6 掛起進程

在阻塞了由mask參數(shù)對應的標準信號之后，sigsuspend()系統(tǒng)調(diào)用將進程置于TASK_INTERRUPTIBLE狀態(tài)。只有當一個非忽略、非阻塞的信號被發(fā)送給進程時，進程才會被喚醒。

相應的sys_sigsuspend()服務例程執(zhí)行以下內(nèi)容:

mask&=~(sigmask(SIGKILL)|sigmask(SIGSTOP));
saveset=current->blocked;
siginitset(¤t->blocked,mask);
recalc_sigpending(current);
regs->eax=-EINTR;
while(1){
current->state=TASK_INTERRUPTIBLE;
schedule();
if(do_signal(regs,&saveset))
return-EINTR;
}

將進程設置為可中斷的掛起狀態(tài)后，調(diào)用schedule()函數(shù)選擇其它進程來運行。 當發(fā)出sigsuspend()系統(tǒng)調(diào)用的進程再次執(zhí)行時，sys_sigsuspend()調(diào)用do_signal()函數(shù)來傳遞喚醒進程的信號。 如果該函數(shù)返回值1，則不會忽略該信號。因此，系統(tǒng)調(diào)用通過返回錯誤代碼-EINTR來終止。

其實，這個功能完全可以通過組合sigprocmask()和sleep()來實現(xiàn)。但是，sigsuspend()解決了一個競態(tài)問題：因為進程隨時會交叉執(zhí)行，先通過系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行A動作，然后通過系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行B動作，并不等價于通過單個系統(tǒng)調(diào)用直接執(zhí)行A和B兩個動作。

這種情況下，sigprocmask()可能會在調(diào)用sleep()之前對信號解除阻塞。如果這個發(fā)生，因為喚醒信號已經(jīng)傳遞過，從而進程得不到喚醒而永遠留在TASK_INTERRUPTIBLE狀態(tài)。相反，sigsuspend()不允許在解除阻塞之后和schedule()調(diào)用之前發(fā)送信號，因為其它進程在這個時間段不可能搶占CPU時間。

7 實時信號的系統(tǒng)調(diào)用

前面介紹的系統(tǒng)調(diào)用都是針對標準信號的，對于實時信號有專門的的系統(tǒng)調(diào)用。

實時信號的系統(tǒng)調(diào)用，如rt_sigaction()、rt_sigpending()、rt_sigprocmask()、rt_sigsuspend()與前面的標準信號對應的系統(tǒng)調(diào)用類似，不再贅述。簡單介紹一下實時信號隊列相關的兩個系統(tǒng)調(diào)用：

rt_sigqueueinfo()

發(fā)送實時信號，以便將其添加目標進程的共享掛起信號隊列中。通常通過標準庫函數(shù)中的sigqueue()實現(xiàn)。

rt_sigtimedwait()

將阻塞的掛起信號從隊列中取出而不發(fā)送它，并將信號值返回給調(diào)用者；如果沒有阻塞信號掛起，則將當前進程掛起一段固定的時間。通常通過標準庫函數(shù)sigwaitinfo()和sigtimedwait()調(diào)用。

審核編輯：湯梓紅