【linux学习指南】linux捕捉信号

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📝前言

🌠 信号捕捉的流程

如果信号的处理动作是⽤⼾⾃定义函数,在信号递达时就调⽤这个函数,这称为捕捉信号。
由于信号处理函数的代码是在⽤⼾空间的,处理过程⽐较复杂,举例如下:

• ⽤⼾程序注册了SIGQUIT 信号的处理函数sighandler
• 当前正在执⾏main 函数,这时发⽣中断或异常切换到内核态。
• 在中断处理完毕后要返回⽤⼾态的main 函数之前检查到有信号SIGQUIT 递达。
• 内核决定返回用户态后不是恢复main函数的上下文继续执行,而是执行sighandler函数, sighandler和main函数使用不同的堆栈空间,它们之间不存在调用和被调用的关系,是两个独立的控制流程。
• sighandler函数返回后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核态。
• 如果没有新的信号要递达,这次再返回用户态就是恢复main函数的上下文继续执行了。

🌉 sigaction

SYNOPSIS#include <signal.h>int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);

• sigaction函数可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作。调⽤成功则返回0,出错则返回-1。signo是指定信号的编号。若act指针⾮空,则根据act修改该信号的处理动作。若oact指针⾮空,则通过oact传出该信号原来的处理动作。act和oact指sigaction结构体:

• 将sa_handler赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表⽰忽略信号,赋值为常数SIG_DFL表⽰执⾏系统默认动作,赋值为⼀个函数指针表⽰⽤⾃定义函数捕捉信号,或者说向内核注册了⼀个信号处理函数,该函数返回值为void,可以带⼀个int参数,通过参数可以得知当前信号的编号,这样就可以⽤同⼀个函数处理多种信号。显然,这也是⼀个回调函数,不是被main函数调⽤,⽽是被系统所调⽤。

当某个信号的处理函数被调⽤时,内核⾃动将当前信号加⼊进程的信号屏蔽字,当信号处理函数返回时⾃动恢复原来的信号屏蔽字,这样就保证了在处理某个信号时,如果这种信号再次产⽣,那么它会被阻塞到当前处理结束为⽌。如果在调⽤信号处理函数时,除了当前信号被⾃动屏蔽之外,还希望⾃动屏蔽另外⼀些信号,则⽤sa_mask字段说明这些需要额外屏蔽的信号,当信号处理函数返回时⾃动恢复原来的信号屏蔽字。sa_flags字段包含⼀些选项,本章的代码都把sa_flags设为0,sa_sigaction是实时信号的处理函数,本章不详细解释这两个字段,有兴趣的同学可以在了解⼀下。

🌠穿插话题-操作系统是怎么运⾏的

🌉 硬件中断

• 中断向量表就是操作系统的⼀部分，启动就加载到内存中了
• 通过外部硬件中断，操作系统就不需要对外设进⾏任何周期性的检测或者轮询
• 由外部设备触发的，中断系统运⾏流程，叫做硬件中断

// Linux
内核
0.11 源码voidtrap_init(void)
{int i;set_trap_gate(0, &divide_error); // 设置除操作出错的中断向量值。以下雷同。set_trap_gate(1, &debug);set_trap_gate(2, &nmi);set_system_gate(3, &int3); /* int3-5 can be called from all */set_system_gate(4, &overflow);set_system_gate(5, &bounds);set_trap_gate(6, &invalid_op);set_trap_gate(7, &device_not_available);set_trap_gate(8, &double_fault);set_trap_gate(9, &coprocessor_segment_overrun);set_trap_gate(10, &invalid_TSS);set_trap_gate(11, &segment_not_present);set_trap_gate(12, &stack_segment);set_trap_gate(13, &general_protection);set_trap_gate(14, &page_fault);set_trap_gate(15, &reserved);set_trap_gate(16, &coprocessor_error);// 下面将int17-48的陷阱门先均设置为reserved，以后每个硬件初始化时会重新设置自己的陷阱门ofor (i = 17; i < 48; i++)set_trap_gate(i, &reserved);set_trap_gate(45, &irq13); // 设置协处理器的陷阱⻔。outb_p(inb_p(0x21) & 0xfb, 0x21);       // 允许主8259A 芯⽚的IRQ2 中断请求。outb(inb_p(0xA1) & 0xdf, 0xA1);         // 允许从8259A 芯⽚的IRQ13 中断请求。set_trap_gate(39, &parallel_interrupt); // 设置并⾏⼝的陷阱⻔。
}void rs_init(void)
{set_intr_gate(0x24,rs1_interrupt); // 设置串行口1的中断门向量(硬件IRQ4信号)。set_intr_gate(0x23,rs2_interrupt); // 设置串行口2的中断门向量(硬件IRQ3信号)。init(tty_table[1].read_q.data);// 初始化串行口1( .data是端口号)。init(tty_table[2].read_q.data);// 初始化串行口2。outb(inb_p(0x21) & 0xE7，0x21); // 允许主8259A 芯片的IRQ3，IRQ4中断信号请求。
}

🌉时钟中断

问题：
进程可以在操作系统的指挥下，被调度，被执⾏，那么操作系统⾃⼰被谁指挥，被谁推动执⾏呢？

外部设备可以触发硬件中断，但是这个是需要⽤⼾或者设备⾃⼰触发，有没有⾃⼰可以定期触发的
设备?

这样，操作系统不就在硬件的推动下，⾃动调度了么！！！

// 调度程序的初始化子程序。
void sched_init(void)
{... set_intr_gate(0x20, & timer_interrupt);// 修改中断控制器屏蔽码，允许时钟中断。outb(inb_p(0x21) & ~0x01,0x21);// 设置系统调用中断门。set_system_gate(0×80, & system_call);...
}
// system_call.s
_timer_interrupt : ...;
// do_timer(CPL)执行任务切换、计时等工作，在kernel/shched.c,305行实现。
call _do_timer; // 'do_timer(long CPL )' does everything from// 调度入口
void do_timer(long cpl)
{...;schedule();
}
void schedule(void)
{switch_to(next); // 切换到任务号为next的任务，并运行之。
}

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🚩总结