一文看懂 Linux 信號(hào)處理原理與實(shí)現(xiàn)
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「Linux內(nèi)核那些事」，作者songsong001。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系Linux內(nèi)核那些事公眾號(hào)。
什么是信號(hào)
信號(hào)本質(zhì)上是在軟件層次上對(duì)中斷機(jī)制的一種模擬，其主要有以下幾種來(lái)源：
- 程序錯(cuò)誤：除零，非法內(nèi)存訪問(wèn)等。
- 外部信號(hào)：終端 Ctrl-C 產(chǎn)生 SGINT 信號(hào)，定時(shí)器到期產(chǎn)生SIGALRM等。
- 顯式請(qǐng)求：kill函數(shù)允許進(jìn)程發(fā)送任何信號(hào)給其他進(jìn)程或進(jìn)程組。
目前 Linux 支持64種信號(hào)。信號(hào)分為非實(shí)時(shí)信號(hào)(不可靠信號(hào))和實(shí)時(shí)信號(hào)(可靠信號(hào))兩種類型，對(duì)應(yīng)于 Linux 的信號(hào)值為 1-31 和 34-64。
信號(hào)是異步的，一個(gè)進(jìn)程不必通過(guò)任何操作來(lái)等待信號(hào)的到達(dá)。事實(shí)上，進(jìn)程也不知道信號(hào)到底什么時(shí)候到達(dá)。一般來(lái)說(shuō)，我們只需要在進(jìn)程中設(shè)置信號(hào)相應(yīng)的處理函數(shù)，當(dāng)有信號(hào)到達(dá)的時(shí)候，由系統(tǒng)異步觸發(fā)相應(yīng)的處理函數(shù)即可。如下代碼：
- #include <signal.h>
- #include <unistd.h>
- #include <stdio.h>
- void sigcb(int signo) {
- switch (signo) {
- case SIGHUP:
- printf("Get a signal -- SIGHUP\n");
- break;
- case SIGINT:
- printf("Get a signal -- SIGINT\n");
- break;
- case SIGQUIT:
- printf("Get a signal -- SIGQUIT\n");
- break;
- }
- return;
- }
- int main() {
- signal(SIGHUP, sigcb);
- signal(SIGINT, sigcb);
- signal(SIGQUIT, sigcb);
- for (;;) {
- sleep(1);
- }
- }
運(yùn)行程序后，當(dāng)我們按下 Ctrl+C 后，屏幕上將會(huì)打印 Get a signal -- SIGINT。當(dāng)然我們可以使用 kill -s SIGINT pid 命令來(lái)發(fā)送一個(gè)信號(hào)給進(jìn)程，屏幕同樣打印出 Get a signal -- SIGINT 的信息。
信號(hào)實(shí)現(xiàn)原理
接下來(lái)我們分析一下Linux對(duì)信號(hào)處理機(jī)制的實(shí)現(xiàn)原理。
信號(hào)處理相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
在進(jìn)程管理結(jié)構(gòu) task_struct 中有幾個(gè)與信號(hào)處理相關(guān)的字段，如下：
- struct task_struct {
- ...
- int sigpending;
- ...
- struct signal_struct *sig;
- sigset_t blocked;
- struct sigpending pending;
- ...
- }
成員 sigpending 表示進(jìn)程是否有信號(hào)需要處理(1表示有，0表示沒(méi)有)。成員 blocked 表示被屏蔽的信息，每個(gè)位代表一個(gè)被屏蔽的信號(hào)。成員 sig 表示信號(hào)相應(yīng)的處理方法，其類型是 struct signal_struct，定義如下：
- #define _NSIG 64
- struct signal_struct {
- atomic_t count;
- struct k_sigaction action[_NSIG];
- spinlock_t siglock;
- };
- typedef void (*__sighandler_t)(int);
- struct sigaction {
- __sighandler_t sa_handler;
- unsigned long sa_flags;
- void (*sa_restorer)(void);
- sigset_t sa_mask;
- };
- struct k_sigaction {
- struct sigaction sa;
- };
可以看出，struct signal_struct 是個(gè)比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其 action 成員是個(gè) struct k_sigaction 結(jié)構(gòu)的數(shù)組，數(shù)組中的每個(gè)成員代表著相應(yīng)信號(hào)的處理信息，而 struct k_sigaction 結(jié)構(gòu)其實(shí)是 struct sigaction 的簡(jiǎn)單封裝。
我們?cè)賮?lái)看看 struct sigaction 這個(gè)結(jié)構(gòu)，其中 sa_handler 成員是類型為 __sighandler_t 的函數(shù)指針，代表著信號(hào)處理的方法。
最后我們來(lái)看看 struct task_struct 結(jié)構(gòu)的 pending 成員，其類型為 struct sigpending，存儲(chǔ)著進(jìn)程接收到的信號(hào)隊(duì)列，struct sigpending 的定義如下：
- struct sigqueue {
- struct sigqueue *next;
- siginfo_t info;
- };
- struct sigpending {
- struct sigqueue *head, **tail;
- sigset_t signal;
- };
當(dāng)進(jìn)程接收到一個(gè)信號(hào)時(shí)，就需要把接收到的信號(hào)添加 pending 這個(gè)隊(duì)列中。
發(fā)送信號(hào)
可以通過(guò) kill() 系統(tǒng)調(diào)用發(fā)送一個(gè)信號(hào)給指定的進(jìn)程，其原型如下：
- int kill(pid_t pid, int sig);
參數(shù) pid 指定要接收信號(hào)進(jìn)程的ID，而參數(shù) sig 是要發(fā)送的信號(hào)。kill() 系統(tǒng)調(diào)用最終會(huì)進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，并且調(diào)用內(nèi)核函數(shù) sys_kill()，代碼如下：
- asmlinkage long
- sys_kill(int pid, int sig)
- {
- struct siginfo info;
- info.si_signo = sig;
- info.si_errno = 0;
- info.si_code = SI_USER;
- info.si_pid = current->pid;
- info.si_uid = current->uid;
- return kill_something_info(sig, &info, pid);
- }
sys_kill() 的代碼比較簡(jiǎn)單，首先初始化 info 變量的成員，接著調(diào)用 kill_something_info() 函數(shù)來(lái)處理發(fā)送信號(hào)的操作。kill_something_info() 函數(shù)的代碼如下：
- static int kill_something_info(int sig, struct siginfo *info, int pid)
- {
- if (!pid) {
- return kill_pg_info(sig, info, current->pgrp);
- } else if (pid == -1) {
- int retval = 0, count = 0;
- struct task_struct * p;
- read_lock(&tasklist_lock);
- for_each_task(p) {
- if (p->pid > 1 && p != current) {
- int err = send_sig_info(sig, info, p);
- ++count;
- if (err != -EPERM)
- retval = err;
- }
- }
- read_unlock(&tasklist_lock);
- return count ? retval : -ESRCH;
- } else if (pid < 0) {
- return kill_pg_info(sig, info, -pid);
- } else {
- return kill_proc_info(sig, info, pid);
- }
- }
kill_something_info() 函數(shù)根據(jù)傳入pid 的不同來(lái)進(jìn)行不同的操作，有如下4種可能：
- pid 等于0時(shí)，表示信號(hào)將送往所有與調(diào)用 kill() 的那個(gè)進(jìn)程屬同一個(gè)使用組的進(jìn)程。
- pid 大于零時(shí)，pid 是信號(hào)要送往的進(jìn)程ID。
- pid 等于-1時(shí)，信號(hào)將送往調(diào)用進(jìn)程有權(quán)給其發(fā)送信號(hào)的所有進(jìn)程，除了進(jìn)程1(init)。
- pid 小于-1時(shí)，信號(hào)將送往以-pid為組標(biāo)識(shí)的進(jìn)程。
我們這里只分析 pid 大于0的情況，從上面的代碼可以知道，當(dāng) pid 大于0時(shí)，會(huì)調(diào)用 kill_proc_info() 函數(shù)來(lái)處理信號(hào)發(fā)送操作，其代碼如下：
- inline int
- kill_proc_info(int sig, struct siginfo *info, pid_t pid)
- {
- int error;
- struct task_struct *p;
- read_lock(&tasklist_lock);
- p = find_task_by_pid(pid);
- error = -ESRCH;
- if (p)
- error = send_sig_info(sig, info, p);
- read_unlock(&tasklist_lock);
- return error;
- }
kill_proc_info() 首先通過(guò)調(diào)用 find_task_by_pid() 函數(shù)來(lái)獲得 pid 對(duì)應(yīng)的進(jìn)程管理結(jié)構(gòu)，然后通過(guò) send_sig_info() 函數(shù)來(lái)發(fā)送信號(hào)給此進(jìn)程，send_sig_info() 函數(shù)代碼如下：
- int
- send_sig_info(int sig, struct siginfo *info, struct task_struct *t)
- {
- unsigned long flags;
- int ret;
- ret = -EINVAL;
- if (sig < 0 || sig > _NSIG)
- goto out_nolock;
- ret = -EPERM;
- if (bad_signal(sig, info, t))
- goto out_nolock;
- ret = 0;
- if (!sig || !t->sig)
- goto out_nolock;
- spin_lock_irqsave(&t->sigmask_lock, flags);
- handle_stop_signal(sig, t);
- if (ignored_signal(sig, t))
- goto out;
- if (sig < SIGRTMIN && sigismember(&t->pending.signal, sig))
- goto out;
- ret = deliver_signal(sig, info, t);
- out:
- spin_unlock_irqrestore(&t->sigmask_lock, flags);
- if ((t->state & TASK_INTERRUPTIBLE) && signal_pending(t))
- wake_up_process(t);
- out_nolock:
- return ret;
- }
send_sig_info() 首先調(diào)用 bad_signal() 函數(shù)來(lái)檢查是否有權(quán)發(fā)送信號(hào)給進(jìn)程，然后調(diào)用 ignored_signal() 函數(shù)來(lái)檢查信號(hào)是否被忽略，接著調(diào)用 deliver_signal() 函數(shù)開(kāi)始發(fā)送信號(hào)，最后如果進(jìn)程是睡眠狀態(tài)就喚醒進(jìn)程。我們接著來(lái)分析 deliver_signal() 函數(shù)：
- static int deliver_signal(int sig, struct siginfo *info, struct task_struct *t)
- {
- int retval = send_signal(sig, info, &t->pending);
- if (!retval && !sigismember(&t->blocked, sig))
- signal_wake_up(t);
- return retval;
- }
deliver_signal() 首先調(diào)用 send_signal() 函數(shù)進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送，然后調(diào)用 signal_wake_up() 函數(shù)喚醒進(jìn)程。我們來(lái)分析一下最重要的函數(shù) send_signal()：
- static int send_signal(int sig, struct siginfo *info, struct sigpending *signals)
- {
- struct sigqueue * q = NULL;
- if (atomic_read(&nr_queued_signals) < max_queued_signals) {
- q = kmem_cache_alloc(sigqueue_cachep, GFP_ATOMIC);
- }
- if (q) {
- atomic_inc(&nr_queued_signals);
- q->next = NULL;
- *signals->tail = q;
- signals->tail = &q->next;
- switch ((unsigned long) info) {
- case 0:
- q->info.si_signo = sig;
- q->info.si_errno = 0;
- q->info.si_code = SI_USER;
- q->info.si_pid = current->pid;
- q->info.si_uid = current->uid;
- break;
- case 1:
- q->info.si_signo = sig;
- q->info.si_errno = 0;
- q->info.si_code = SI_KERNEL;
- q->info.si_pid = 0;
- q->info.si_uid = 0;
- break;
- default:
- copy_siginfo(&q->info, info);
- break;
- }
- } else if (sig >= SIGRTMIN && info && (unsigned long)info != 1
- && info->si_code != SI_USER) {
- return -EAGAIN;
- }
- sigaddset(&signals->signal, sig);
- return 0;
- }
send_signal() 函數(shù)雖然比較長(zhǎng)，但邏輯還是比較簡(jiǎn)單的。在 信號(hào)處理相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 一節(jié)我們介紹過(guò)進(jìn)程管理結(jié)構(gòu) task_struct 有個(gè) pending 的成員變量，其用于保存接收到的信號(hào)隊(duì)列。send_signal() 函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)就是進(jìn)程管理結(jié)構(gòu)的 pending 成員變量。
send_signal() 首先調(diào)用 kmem_cache_alloc() 函數(shù)來(lái)申請(qǐng)一個(gè)類型為 struct sigqueue 的隊(duì)列節(jié)點(diǎn)，然后把節(jié)點(diǎn)添加到 pending 隊(duì)列中，接著根據(jù)參數(shù) info 的值來(lái)進(jìn)行不同的操作，最后通過(guò) sigaddset() 函數(shù)來(lái)設(shè)置信號(hào)對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位，表示進(jìn)程接收到該信號(hào)。
signal_wake_up() 函數(shù)會(huì)把進(jìn)程的 sigpending 成員變量設(shè)置為1，表示有信號(hào)需要處理，如果進(jìn)程是睡眠可中斷狀態(tài)還會(huì)喚醒進(jìn)程。
至此，發(fā)送信號(hào)的流程已經(jīng)完成，我們可以通過(guò)下面的調(diào)用鏈來(lái)更加直觀的理解此過(guò)程：
- kill()
- ｜ User Space
- =========================================================
- ｜ Kernel Space
- sys_kill()
- └→ kill_something_info()
- └→ kill_proc_info()
- └→ find_task_by_pid()
- └→ send_sig_info()
- └→ bad_signal()
- └→ handle_stop_signal()
- └→ ignored_signal()
- └→ deliver_signal()
- └→ send_signal()
- | └→ kmem_cache_alloc()
- | └→ sigaddset()
- └→ signal_wake_up()
內(nèi)核觸發(fā)信號(hào)處理函數(shù)
上面介紹了怎么發(fā)生一個(gè)信號(hào)給指定的進(jìn)程，但是什么時(shí)候會(huì)觸發(fā)信號(hào)相應(yīng)的處理函數(shù)呢?為了盡快讓信號(hào)得到處理，Linux把信號(hào)處理過(guò)程放置在進(jìn)程從內(nèi)核態(tài)返回到用戶態(tài)前，也就是在 ret_from_sys_call 處：
- // arch/i386/kernel/entry.S
- ENTRY(ret_from_sys_call)
- ...
- ret_with_reschedule:
- ...
- cmpl $0, sigpending(%ebx) // 檢查進(jìn)程的sigpending成員是否等于1
- jne signal_return // 如果是就跳轉(zhuǎn)到 signal_return 處執(zhí)行
- restore_all:
- RESTORE_ALL
- ALIGN
- signal_return:
- sti // 開(kāi)啟硬件中斷
- testl $(VM_MASK),EFLAGS(%esp)
- movl %esp,%eax
- jne v86_signal_return
- xorl %edx,%edx
- call SYMBOL_NAME(do_signal) // 調(diào)用do_signal()函數(shù)進(jìn)行處理
- jmp restore_all
由于這是一段匯編代碼，有點(diǎn)不太直觀(大概知道意思就可以了)，所以我在代碼中進(jìn)行了注釋。主要的邏輯就是首先檢查進(jìn)程的 sigpending 成員是否等于1，如果是調(diào)用 do_signal() 函數(shù)進(jìn)行處理，由于 do_signal() 函數(shù)代碼比較長(zhǎng)，所以我們分段來(lái)說(shuō)明，如下：
- int do_signal(struct pt_regs *regs, sigset_t *oldset)
- {
- siginfo_t info;
- struct k_sigaction *ka;
- if ((regs->xcs & 3) != 3)
- return 1;
- if (!oldset)
- oldset = ¤t->blocked;
- for (;;) {
- unsigned long signr;
- spin_lock_irq(¤t->sigmask_lock);
- signr = dequeue_signal(¤t->blocked, &info);
- spin_unlock_irq(¤t->sigmask_lock);
- if (!signr)
- break;
上面這段代碼的主要邏輯是通過(guò) dequeue_signal() 函數(shù)獲取到進(jìn)程接收隊(duì)列中的一個(gè)信號(hào)，如果沒(méi)有信號(hào)，那么就跳出循環(huán)。我們接著來(lái)分析：
- ka = ¤t->sig->action[signr-1];
- if (ka->sa.sa_handler == SIG_IGN) {
- if (signr != SIGCHLD)
- continue;
- /* Check for SIGCHLD: it's special. */
- while (sys_wait4(-1, NULL, WNOHANG, NULL) > 0)
- /* nothing */;
- continue;
- }
上面這段代碼首先獲取到信號(hào)對(duì)應(yīng)的處理方法，如果對(duì)此信號(hào)的處理是忽略的話，那么就直接跳過(guò)。
- if (ka->sa.sa_handler == SIG_DFL) {
- int exit_code = signr;
- /* Init gets no signals it doesn't want. */
- if (current->pid == 1)
- continue;
- switch (signr) {
- case SIGCONT: case SIGCHLD: case SIGWINCH:
- continue;
- case SIGTSTP: case SIGTTIN: case SIGTTOU:
- if (is_orphaned_pgrp(current->pgrp))
- continue;
- /* FALLTHRU */
- case SIGSTOP:
- current->state = TASK_STOPPED;
- current->exit_code = signr;
- if (!(current->p_pptr->sig->action[SIGCHLD-1].sa.sa_flags & SA_NOCLDSTOP))
- notify_parent(current, SIGCHLD);
- schedule();
- continue;
- case SIGQUIT: case SIGILL: case SIGTRAP:
- case SIGABRT: case SIGFPE: case SIGSEGV:
- case SIGBUS: case SIGSYS: case SIGXCPU: case SIGXFSZ:
- if (do_coredump(signr, regs))
- exit_code |= 0x80;
- /* FALLTHRU */
- default:
- sigaddset(¤t->pending.signal, signr);
- recalc_sigpending(current);
- current->flags |= PF_SIGNALED;
- do_exit(exit_code);
- /* NOTREACHED */
- }
- }
- ...
- handle_signal(signr, ka, &info, oldset, regs);
- return 1;
- }
- ...
- return 0;
上面的代碼表示，如果指定為默認(rèn)的處理方法，那么就使用系統(tǒng)的默認(rèn)處理方法去處理信號(hào)，比如 SIGSEGV 信號(hào)的默認(rèn)處理方法就是使用 do_coredump() 函數(shù)來(lái)生成一個(gè) core dump 文件，并且通過(guò)調(diào)用 do_exit() 函數(shù)退出進(jìn)程。
如果指定了自定義的處理方法，那么就通過(guò) handle_signal() 函數(shù)去進(jìn)行處理，handle_signal() 函數(shù)代碼如下：
- static void
- handle_signal(unsigned long sig, struct k_sigaction *ka,
- siginfo_t *info, sigset_t *oldset, struct pt_regs * regs)
- {
- ...
- if (ka->sa.sa_flags & SA_SIGINFO)
- setup_rt_frame(sig, ka, info, oldset, regs);
- else
- setup_frame(sig, ka, oldset, regs);
- if (ka->sa.sa_flags & SA_ONESHOT)
- ka->sa.sa_handler = SIG_DFL;
- if (!(ka->sa.sa_flags & SA_NODEFER)) {
- spin_lock_irq(¤t->sigmask_lock);
- sigorsets(¤t->blocked,¤t->blocked,&ka->sa.sa_mask);
- sigaddset(¤t->blocked,sig);
- recalc_sigpending(current);
- spin_unlock_irq(¤t->sigmask_lock);
- }
- }
由于信號(hào)處理程序是由用戶提供的，所以信號(hào)處理程序的代碼是在用戶態(tài)的。而從系統(tǒng)調(diào)用返回到用戶態(tài)前還是屬于內(nèi)核態(tài)，CPU是禁止內(nèi)核態(tài)執(zhí)行用戶態(tài)代碼的，那么怎么辦?
答案先返回到用戶態(tài)執(zhí)行信號(hào)處理程序，執(zhí)行完信號(hào)處理程序后再返回到內(nèi)核態(tài)，再在內(nèi)核態(tài)完成收尾工作。聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)繞，事實(shí)也的確是這樣。下面通過(guò)一副圖片來(lái)直觀的展示這個(gè)過(guò)程(圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò))：
signal
為了達(dá)到這個(gè)目的，Linux經(jīng)歷了一個(gè)十分崎嶇的過(guò)程。我們知道，從內(nèi)核態(tài)返回到用戶態(tài)時(shí)，CPU要從內(nèi)核棧中找到返回到用戶態(tài)的地址(就是調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用的下一條代碼指令地址)，Linux為了先讓信號(hào)處理程序執(zhí)行，所以就需要把這個(gè)返回地址修改為信號(hào)處理程序的入口，這樣當(dāng)從系統(tǒng)調(diào)用返回到用戶態(tài)時(shí)，就可以執(zhí)行信號(hào)處理程序了。
所以，handle_signal() 調(diào)用了 setup_frame() 函數(shù)來(lái)構(gòu)建這個(gè)過(guò)程的運(yùn)行環(huán)境(其實(shí)就是修改內(nèi)核棧和用戶棧相應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)完成)。我們先來(lái)看看內(nèi)核棧的內(nèi)存布局圖：
signal-kernel-stack
圖中的 eip 就是內(nèi)核態(tài)返回到用戶態(tài)后開(kāi)始執(zhí)行的第一條指令地址，所以把 eip 改成信號(hào)處理程序的地址就可以在內(nèi)核態(tài)返回到用戶態(tài)的時(shí)候自動(dòng)執(zhí)行信號(hào)處理程序了。我們看看 setup_frame() 函數(shù)其中有一行代碼就是修改 eip 的值，如下：
- static void setup_frame(int sig, struct k_sigaction *ka,
- sigset_t *set, struct pt_regs * regs)
- {
- ...
- regs->eip = (unsigned long) ka->sa.sa_handler; // regs是內(nèi)核棧中保存的寄存器集合
- ...
- }
現(xiàn)在可以在內(nèi)核態(tài)返回到用戶態(tài)時(shí)自動(dòng)執(zhí)行信號(hào)處理程序了，但是當(dāng)信號(hào)處理程序執(zhí)行完怎么返回到內(nèi)核態(tài)呢?Linux的做法就是在用戶態(tài)?？臻g構(gòu)建一個(gè) Frame(幀)(我也不知道為什么要這樣叫)，構(gòu)建這個(gè)幀的目的就是為了執(zhí)行完信號(hào)處理程序后返回到內(nèi)核態(tài)，并恢復(fù)原來(lái)內(nèi)核棧的內(nèi)容。返回到內(nèi)核態(tài)的方式是調(diào)用一個(gè)名為 sigreturn() 系統(tǒng)調(diào)用，然后再 sigreturn() 中恢復(fù)原來(lái)內(nèi)核棧的內(nèi)容。
怎樣能在執(zhí)行完信號(hào)處理程序后調(diào)用 sigreturn() 系統(tǒng)調(diào)用呢?其實(shí)跟前面修改內(nèi)核棧 eip 的值一樣，這里修改的是用戶棧 eip 的值，修改后跳轉(zhuǎn)到一個(gè)執(zhí)行下面代碼的地方(用戶棧的某一處)：
- popl %eax
- movl $__NR_sigreturn,%eax
- int $0x80
從上面的匯編代碼可以知道，這里就是調(diào)用了 sigreturn() 系統(tǒng)調(diào)用。修改用戶棧的代碼在 setup_frame() 中，代碼如下：
- static void setup_frame(int sig, struct k_sigaction *ka,
- sigset_t *set, struct pt_regs * regs)
- {
- ...
- err |= __put_user(frame->retcode, &frame->pretcode);
- /* This is popl %eax ; movl $,%eax ; int $0x80 */
- err |= __put_user(0xb858, (short *)(frame->retcode+0));
- err |= __put_user(__NR_sigreturn, (int *)(frame->retcode+2));
- err |= __put_user(0x80cd, (short *)(frame->retcode+6));
- ...
- }
這幾行代碼比較難懂，其實(shí)就是修改信號(hào)程序程序返回后要執(zhí)行代碼的地址。修改后如下圖：
signal-user-stack
這樣執(zhí)行完信號(hào)處理程序后就會(huì)調(diào)用 sigreturn()，而 sigreturn() 要做的工作就是恢復(fù)原來(lái)內(nèi)核棧的內(nèi)容了，我們來(lái)看看 sigreturn() 的代碼：
- asmlinkage int sys_sigreturn(unsigned long __unused)
- {
- struct pt_regs *regs = (struct pt_regs *) &__unused;
- struct sigframe *frame = (struct sigframe *)(regs->esp - 8);
- sigset_t set;
- int eax;
- if (verify_area(VERIFY_READ, frame, sizeof(*frame)))
- goto badframe;
- if (__get_user(set.sig[0], &frame->sc.oldmask)
- || (_NSIG_WORDS > 1
- && __copy_from_user(&set.sig[1], &frame->extramask,
- sizeof(frame->extramask))))
- goto badframe;
- sigdelsetmask(&set, ~_BLOCKABLE);
- spin_lock_irq(¤t->sigmask_lock);
- current->blocked = set;
- recalc_sigpending(current);
- spin_unlock_irq(¤t->sigmask_lock);
- if (restore_sigcontext(regs, &frame->sc, &eax))
- goto badframe;
- return eax;
- badframe:
- force_sig(SIGSEGV, current);
- return 0;
- }
其中最重要的是調(diào)用 restore_sigcontext() 恢復(fù)原來(lái)內(nèi)核棧的內(nèi)容，要恢復(fù)原來(lái)內(nèi)核棧的內(nèi)容首先是要指定原來(lái)內(nèi)核棧的內(nèi)容，所以先要保存原來(lái)內(nèi)核棧的內(nèi)容。保存原來(lái)內(nèi)核棧的內(nèi)容也是在 setup_frame() 函數(shù)中，setup_frame() 函數(shù)把原來(lái)內(nèi)核棧的內(nèi)容保存到用戶棧中(也就是上面所說(shuō)的 幀 中)。restore_sigcontext() 函數(shù)就是從用戶棧中讀取原來(lái)內(nèi)核棧的數(shù)據(jù)，然后恢復(fù)之。保存內(nèi)核棧內(nèi)容主要由 setup_sigcontext() 函數(shù)完成，有興趣可以查閱代碼，這里就不做詳細(xì)說(shuō)明了。
這樣，當(dāng)從 sigreturn() 系統(tǒng)調(diào)用返回時(shí)，就可以按原來(lái)的路徑返回到用戶程序的下一個(gè)執(zhí)行點(diǎn)(比如調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用的下一行代碼)。
設(shè)置信號(hào)處理程序
最后我們來(lái)分析一下怎么設(shè)置一個(gè)信號(hào)處理程序。
用戶可以通過(guò) signal() 系統(tǒng)調(diào)用設(shè)置一個(gè)信號(hào)處理程序，我們來(lái)看看 signal() 系統(tǒng)調(diào)用的代碼：
- asmlinkage unsigned long
- sys_signal(int sig, __sighandler_t handler)
- {
- struct k_sigaction new_sa, old_sa;
- int ret;
- new_sa.sa.sa_handler = handler;
- new_sa.sa.sa_flags = SA_ONESHOT | SA_NOMASK;
- ret = do_sigaction(sig, &new_sa, &old_sa);
- return ret ? ret : (unsigned long)old_sa.sa.sa_handler;
- }
代碼比較簡(jiǎn)單，就是先設(shè)置一個(gè)新的 struct k_sigaction 結(jié)構(gòu)，把其 sa.sa_handler 字段設(shè)置為用戶自定義的處理程序。然后通過(guò) do_sigaction() 函數(shù)進(jìn)行設(shè)置，代碼如下：
- int
- do_sigaction(int sig, const struct k_sigaction *act, struct k_sigaction *oact)
- {
- struct k_sigaction *k;
- if (sig < 1 || sig > _NSIG ||
- (act && (sig == SIGKILL || sig == SIGSTOP)))
- return -EINVAL;
- k = ¤t->sig->action[sig-1];
- spin_lock(¤t->sig->siglock);
- if (oact)
- *oact = *k;
- 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))) {
- spin_lock_irq(¤t->sigmask_lock);
- if (rm_sig_from_queue(sig, current))
- recalc_sigpending(current);
- spin_unlock_irq(¤t->sigmask_lock);
- }
- }
- spin_unlock(¤t->sig->siglock);
- return 0;
- }
這個(gè)函數(shù)也不難，我們上面介紹過(guò)，進(jìn)程管理結(jié)構(gòu)中有個(gè) sig 的字段，它是一個(gè) struct k_sigaction 結(jié)構(gòu)的數(shù)組，每個(gè)元素保存著對(duì)應(yīng)信號(hào)的處理程序，所以 do_sigaction() 函數(shù)就是修改這個(gè)信號(hào)處理程序。代碼 k = ¤t->sig->action[sig-1] 就是獲取對(duì)應(yīng)信號(hào)的處理程序，然后把其設(shè)置為新的信號(hào)處理程序即可。
