nginx源码分析—信号初始化

作者：阿波
链接：http://blog.youkuaiyun.com/livelylittlefish/article/details/7308100

Content

0.序

1. ngx_init_signals()函数

1.1 ngx_signal_t结构

1.2 signals数组

1.3 sigaction结构

2.几个问题

2.1ngx_signal_value宏是如何得到整数的信号值signo的？

2.2 handler=SIG_IGN=0x1是如何忽略信号的？

3.ngx_signal_handler()函数

4.小结

 

0.序

本文主要分析nginx信号初始化及其处理。文中如无特别说明，.表示nginx-1.0.4代码目录，本文为/usr/src/nginx-1.0.4。

1. ngx_init_signals()函数

该函数主要任务是设置signals[]数组中每个信号的action(即常说的注册、安装等)。如下。

./src/os/unix/ngx_process.c

[cpp]  view plain copy

1. ngx_int_t  
2. ngx_init_signals(ngx_log_t *log)  
3. {  
4.     ngx_signal_t      *sig;  
5.     struct sigaction   sa;  
6.   
7.     for (sig = signals; sig->signo != 0; sig++) {   /* signals数组 */  
8.         ngx_memzero(&sa, sizeof(struct sigaction)); /* 此处sigaction是一个结构类型 */  
9.         sa.sa_handler = sig->handler;  
10.         sigemptyset(&sa.sa_mask);    /* 清空sa_mask */  
11.         if (sigaction(sig->signo, &sa, NULL) == -1) { /* 设置sig->signo信号的action,此处sigaction为系统API */  
12.             ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, log, ngx_errno,  
13.                           "sigaction(%s) failed", sig->signame);  
14.             return NGX_ERROR;  
15.         }  
16.     }  
17.   
18.     return NGX_OK;  
19. }  

1.1 ngx_signal_t结构

nginx的信号结构如下。

[html]  view plain copy

1. typedef struct {  
2.     int     signo;                /* 信号值 */  
3.     char   *signame;              /* 信号名 */  
4.     char   *name;                 /* 信号可读名 */  
5.     void  (*handler)(int signo);  /* 信号处理程序 */  
6. } ngx_signal_t;  

当nginx进程收到相关信号时就会执行注册的handler。

1.2 signals数组

对于该函数中的signals数组，其信号的handler为ngx_signal_handler()，如下所示。

./src/os/unix/ngx_process.c

[cpp]  view plain copy

1. ngx_signal_t  signals[] = {  
2.     { ngx_signal_value(NGX_RECONFIGURE_SIGNAL),  
3.       "SIG" ngx_value(NGX_RECONFIGURE_SIGNAL),  
4.       "reload",  
5.       ngx_signal_handler },  
6.   
7.     { ngx_signal_value(NGX_REOPEN_SIGNAL),  
8.       "SIG" ngx_value(NGX_REOPEN_SIGNAL),  
9.       "reopen",  
10.       ngx_signal_handler },  
11.   
12.     { ngx_signal_value(NGX_NOACCEPT_SIGNAL),  
13.       "SIG" ngx_value(NGX_NOACCEPT_SIGNAL),  
14.       "",  
15.       ngx_signal_handler },  
16.   
17.     { ngx_signal_value(NGX_TERMINATE_SIGNAL),  
18.       "SIG" ngx_value(NGX_TERMINATE_SIGNAL),  
19.       "stop",  
20.       ngx_signal_handler },  
21.   
22.     { ngx_signal_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL),  
23.       "SIG" ngx_value(NGX_SHUTDOWN_SIGNAL),  
24.       "quit",  
25.       ngx_signal_handler },  
26.   
27.     { ngx_signal_value(NGX_CHANGEBIN_SIGNAL),  
28.       "SIG" ngx_value(NGX_CHANGEBIN_SIGNAL),  
29.       "",  
30.       ngx_signal_handler },  
31.   
32.     { SIGALRM, "SIGALRM", "", ngx_signal_handler },  
33.   
34.     { SIGINT, "SIGINT", "", ngx_signal_handler },  
35.   
36.     { SIGIO, "SIGIO", "", ngx_signal_handler },  
37.   
38.     { SIGCHLD, "SIGCHLD", "", ngx_signal_handler },  
39.   
40.     { SIGSYS, "SIGSYS, SIG_IGN", "", SIG_IGN },    /* SIGSYS=31，该信号handler=SIG_IGN，表示忽略该信号 */  
41.   
42.     { SIGPIPE, "SIGPIPE, SIG_IGN", "", SIG_IGN },  /* SIGPIPE=13，该信号handler=SIG_IGN，表示忽略该信号 */   
43.   
44.     { 0, NULL, "", NULL }  
45. };  

通过调试nginx，可以查看在运行环境中该数组的真实内容，也可看出ngx_signal_t结构，及nginx支持的信号种类。如下。

[plain]  view plain copy

1. (gdb) p signals  
2. $5 = {{  
3.     signo = 1,   
4.     signame = 0x476235 "SIGHUP",   
5.     name = 0x4726ab "reload",   
6.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
7.   }, {  
8.     signo = 10,   
9.     signame = 0x47623c "SIGUSR1",   
10.     name = 0x4726a4 "reopen",   
11.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
12.   }, {  
13.     signo = 28,   
14.     signame = 0x476244 "SIGWINCH",   
15.     name = 0x47b68f "",   
16.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
17.   }, {  
18.     signo = 15,   
19.     signame = 0x47624d "SIGTERM",   
20.     name = 0x47269a "stop",   
21.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
22.   }, {  
23.     signo = 3,   
24.     signame = 0x476255 "SIGQUIT",   
25.     name = 0x47269f "quit",   
26.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
27.   }, {  
28.     signo = 12,   
29.     signame = 0x47625d "SIGUSR2",   
30.     name = 0x47b68f "",   
31.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
32.   }, {  
33.     signo = 14,   
34.     signame = 0x476265 "SIGALRM",   
35.     name = 0x47b68f "",   
36.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
37.   }, {  
38.     signo = 2,   
39.     signame = 0x47626d "SIGINT",   
40.     name = 0x47b68f "",   
41.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
42.   }, {  
43.     signo = 29,   
44.     signame = 0x476274 "SIGIO",   
45.     name = 0x47b68f "",   
46.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
47.   }, {  
48.     signo = 17,   
49.     signame = 0x47627a "SIGCHLD",   
50.     name = 0x47b68f "",   
51.     handler = 0x41df10 <ngx_signal_handler>  
52.   }, {  
53.     signo = 31,   
54.     signame = 0x476282 "SIGSYS, SIG_IGN",   
55.     name = 0x47b68f "",   
56.     handler = 0x1      /* 该信号handler=SIG_IGN=0x1，表示忽略该信号 */  
57.   }, {  
58.     signo = 13,   
59.     signame = 0x476292 "SIGPIPE, SIG_IGN",   
60.     name = 0x47b68f "",   
61.     handler = 0x1      /* 该信号handler=SIG_IGN=0x1，表示忽略该信号 */  
62.   }, {  
63.     signo = 0,   
64.     signame = 0x0,   
65.     name = 0x47b68f "",   
66.     handler = 0  
67.   }}  

通过调试打印出signals数组的内容，可以很清晰地看到其定义。几个用到的宏如下。

./src/core/ngx_config.h

[cpp]  view plain copy

1. #define ngx_signal_helper(n)     SIG##n  
2. #define ngx_signal_value(n)      ngx_signal_helper(n)  
3.   
4. #define NGX_SHUTDOWN_SIGNAL      QUIT  
5. #define NGX_TERMINATE_SIGNAL     TERM  
6. #define NGX_NOACCEPT_SIGNAL      WINCH  
7. #define NGX_RECONFIGURE_SIGNAL   HUP  
8.   
9. #if (NGX_LINUXTHREADS)  
10. #define NGX_REOPEN_SIGNAL        INFO  
11. #define NGX_CHANGEBIN_SIGNAL     XCPU  
12. #else  
13. #define NGX_REOPEN_SIGNAL        USR1  
14. #define NGX_CHANGEBIN_SIGNAL     USR2  
15. #endif  

1.3 sigaction结构

sigaction结构定义如下。

[cpp]  view plain copy

1. struct sigaction {  
2.     void     (*sa_handler)(int);  
3.     void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);  
4.     sigset_t   sa_mask;  
5.     int        sa_flags;  
6.     void     (*sa_restorer)(void);  
7. };  

该定义从sigaction的manual页而来，如果查看kernel源代码，可能因版本不同有所调整。

 

2.几个问题

2.1ngx_signal_value宏是如何得到整数的信号值signo的？

 

举个例子，NGX_RECONFIGURE_SIGNAL=HUP，因此ngx_signal_value(NGX_RECONFIGURE_SIGNAL)=SIGHUP。

从上述signals数组可以看出，SIGHUP的signo=1，name为"reload"。那么，这个1是在哪里定义的？

——这很容易能想到kernel源代码。果期不然，在#include <signal.h>

 

file:/usr/include/asm/signal.h和/usr/include/asm-generic/signal.h均有定义。

[cpp]  view plain copy

1. #define SIGHUP       1  
2. #define SIGINT       2  
3. #define SIGQUIT      3  
4. #define SIGILL       4  
5. #define SIGTRAP      5  
6. #define SIGABRT      6  
7. #define SIGIOT       6  
8. #define SIGBUS       7  
9. #define SIGFPE       8  
10. #define SIGKILL      9  
11. #define SIGUSR1     10  
12. #define SIGSEGV     11  
13. #define SIGUSR2     12  
14. #define SIGPIPE     13  
15. #define SIGALRM     14  
16. #define SIGTERM     15  
17. #define SIGSTKFLT       16  
18. #define SIGCHLD     17  
19. #define SIGCONT     18  
20. #define SIGSTOP     19  
21. #define SIGTSTP     20  
22. #define SIGTTIN     21  
23. #define SIGTTOU     22  
24. #define SIGURG      23  
25. #define SIGXCPU     24  
26. #define SIGXFSZ     25  
27. #define SIGVTALRM       26  
28. #define SIGPROF     27  
29. #define SIGWINCH        28  
30. #define SIGIO           29  
31. #define SIGPOLL     SIGIO  
32. /* 
33. #define SIGLOST     29 
34. */  
35. #define SIGPWR      30  
36. #define SIGSYS      31  
37. #define SIGUNUSED   31  
38.   
39. /* These should not be considered constants from userland.  */  
40. #define SIGRTMIN        32  
41. #define SIGRTMAX        _NSIG  

2.2 handler=SIG_IGN=0x1是如何忽略信号的？

从上述signals数组中可以看出，SIGSYS=31和SISPIPE=13信号，其handler=SIG_IGN=0x1，表明忽略该信号。是如何做到的？SIG_IGN又是在何处定义的？

 

file: /usr/include/asm-generic/signal-defs.h

[cpp]  view plain copy

1. #ifndef SIG_BLOCK  
2. #define SIG_BLOCK          0    /* for blocking signals */  
3. #endif  
4. #ifndef SIG_UNBLOCK  
5. #define SIG_UNBLOCK        1    /* for unblocking signals */  
6. #endif  
7. #ifndef SIG_SETMASK  
8. #define SIG_SETMASK        2    /* for setting the signal mask */  
9. #endif  
10.   
11. #ifndef __ASSEMBLY__  
12. typedef void __signalfn_t(int);  
13. typedef __signalfn_t __user *__sighandler_t;  
14.   
15. typedef void __restorefn_t(void);  
16. typedef __restorefn_t __user *__sigrestore_t;  
17.   
18. #define SIG_DFL ((__force __sighandler_t)0) /* default signal handling */  
19. #define SIG_IGN ((__force __sighandler_t)1) /* ignore signal */  
20. #define SIG_ERR ((__force __sighandler_t)-1)    /* error return from signal */  
21. #endif  

即，

#defineSIG_IGN((void (*)(int))1)

其handler函数类型为void(*)(int)，符合sigaction结构中sa_handler定义。表明信号忽略函数地址为1，而在实际中是不可能出现函数地址为1的情况，因此可用来区别于别的指针。

实际上，对nginx的31号和13号信号，sigaction将SIG_IGN=0x1注册(登记)为其signal的handler。即将这两个信号交给系统(init进程)处理。

另：忽略SIGCHLD信号，常作为提高并发服务器性能的一个技巧。因为并发服务器可能fork很多子进程，子进程终结后需要服务器进程wait子进程并清理资源。如果将该信号忽略，可使内核把僵尸子进程交给init进程处理，节省大量僵尸子进程占用的系统资源。

 

3.ngx_signal_handler()函数

该函数仅根据其收到的信号对相应的全局变量，如ngx_quit, ngx_terminate, ngx_noaccept等进行赋值(均赋值为1)，当该进程发现相应变量为1时，即会采取相应的操作。

具体的处理，可参考源代码。

 

4.小结

本文主要分析nginx启动过程中信号如何初始化。

 

Reference

# man sigaction

# man -S 7 signal

# man -S 2 kill

<Unix网络编程>

http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/csignal/signal