立你斯學習記錄

一、內核如何實現信號的捕捉

如果信號的處理動作是用戶自定義函數，在信號遞達時就調用這個函數，這稱為捕捉信號。由於信號處理函數的代碼是在用戶空間的，處理過程比較復雜，舉例如下：
1. 用戶程序注冊了SIGQUIT信號的處理函數sighandler。
2. 當前正在執行main函數，這時發生中斷或異常切換到內核態。
3. 在中斷處理完畢后要返回用戶態的main函數之前檢查到有信號SIGQUIT遞達。
4. 內核決定返回用戶態后不是恢復main函數的上下文繼續執行，而是執行sighandler函數，sighandler和main函數使用不衕的堆棧空間，它們之間不存在調用和被調用的關系，是兩個獨立的控制流程。

5. sighandler函數返回后自動執行特殊的系統調用sigreturn再次進入內核態。
6. 如果沒有新的信號要遞達，這次再返回用戶態就是恢復main函數的上下文繼續執行了。

上圖出自ULK。

二、sigaction函數

#include <signal.h>

int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);

sigaction函數可以讀取和修改與指定信號相關聯的處理動作。調用成功則返回0，出錯則返回-1。signo是指定信號的編號。若act指針非空， 則根據act修改該信號的處理動作。若oact指針非空，則通過oact傳出該信號原來的處理動作。act和oact指向sigaction結搆體：  struct sigaction {
               void     (*sa_handler)(int);
               void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
               sigset_t   sa_mask;
               int        sa_flags;
               void     (*sa_restorer)(void);
           };

將sa_handler 賦值為常數SIG_IGN傳給sigaction表示忽略信號，賦值為常數SIG_DFL表示執行系統默認動作，賦值為一個函數指針表示用自定義函數捕捉 信號，或者說向內核注冊了一個信號處理函數，該函數返回值為void，可以帶一個int參數，通過參數可以得知當前信號的編號，這樣就可以用衕一個函數處 理多種信號。顯然，這也是一個回調函數，不是被main函數調用，而是被系統所調用。
當某個信號的處理函數被調用時，內核自動將當前信號加入進程的信號屏蔽字，當信號處理函數返 回時自動恢復原來的信號屏蔽字，這樣就保證了在處理某個信號時，如果這種信號再次產生，那么它會被阻塞到當前處理結束為止。如果在調用信號處理函數時，除 了當前信號被自動屏蔽之外，還希望自動屏蔽另外一些信號，則用sa_mask字段說明這些需要額外屏蔽的信號，當信號處理函數返回時自動恢復原來的信號屏 蔽字。

需要注意的是sa_restorer 參數已經廢棄不用，sa_handler主要用於不可靠信號（實時信號當然也可以，只是不能帶信息），sa_sigaction用於實時信號可以帶信息 (siginfo_t)，兩者不能衕時出現。sa_flags有几個選項，比較重要的有兩個：SA_NODEFER 和 SA_SIGINFO，當SA_NODEFER設置時在信號處理函數執行期間不會屏蔽當前信號；當SA_SIGINFO設置時與sa_sigaction 搭配出現，sa_sigaction函數的第一個參數與sa_handler一樣表示當前信號的編號，第二個參數是一個siginfo_t 結搆體，第三個參數一般不用。當使用sa_handler時sa_flags設置為0即可。

 siginfo_t {
               int      si_signo;    /* Signal number */
               int      si_errno;    /* An errno value */
               int      si_code;     /* Signal code */
               int      si_trapno;   /* Trap number that caused
                                        hardware-generated signal
                                        (unused on most architectures) */
               pid_t    si_pid;      /* Sending process ID */
               uid_t    si_uid;      /* Real user ID of sending process */
               int      si_status;   /* Exit value or signal */
               clock_t  si_utime;    /* User time consumed */
               clock_t  si_stime;    /* System time consumed */
               sigval_t si_value;    /* Signal value */
               int      si_int;      /* POSIX.1b signal */
               void    *si_ptr;      /* POSIX.1b signal */
               int      si_overrun;  /* Timer overrun count; POSIX.1b timers */
               int      si_timerid;  /* Timer ID; POSIX.1b timers */
               void    *si_addr;     /* Memory location which caused fault */
               long     si_band;     /* Band event (was int in
                                        glibc 2.3.2 and earlier) */
               int      si_fd;       /* File descriptor */
               short    si_addr_lsb; /* Least significant bit of address
                                        (since kernel 2.6.32) */
           }

需要注意的是并不是所有成員都在所有信號中存在定義，有些成員是共用體，讀取的時候需要讀取對某個信號來說恰當的有定義的部分。

下面用sigaction函數舉個小例子：

 C++ Code 

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/signal$ ./sigaction 
^Crev sig=2
^Crev sig=2
^Crev sig=2

...........................

即按下ctrl+c 會一直產生信號而被處理打印recv語句。

其實我們在前面文章說過的signal 函數是調用sigaction 實現的，而sigaction函數底層是調用 do_sigaction() 函數實現的。可以自己實現一個my_signal 函數，如下：

 C++ Code 

輸出測試是一樣的，需要注意的是 signal函數成功返回先前的handler，失敗返回SIG_ERR。而sigaction 是通過oact 參數返回先前的handler，成功返回0，失敗返回-1。

下面再舉個小例子說明sa_mask 的作用：

 C++ Code 

先按下ctrl+c ，然后馬上ctrl+\，程序是不會馬上終止的，即等到handler處理完畢SIGQUIT信號才會抵達。

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/signal$ ./sa_mask 
^Crev sig=2
^\

5s過后接著才輸出Quit (core dumped)，即在信號處理函數執行期間sa_mask集合中的信號被阻塞直到運行完畢。

sa_flags 和 sa_sigaction 參數的示例看这里。

在多線程環境下，編寫信號處理函數需要安全地處理，可以參考這篇文章：

《Linux 多線程應用中如何編寫安全的信號處理函數》

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-signalsec/

原文網址

http://blog.csdn.net/jnu_simba/article/details/8947410