鸿蒙内核源码分析(信号生产篇) | 注意结构体的名字和作用.

最新推荐文章于 2025-03-04 15:06:39 发布

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#harmonyos #鸿蒙系统 #OpenHarmony #鸿蒙内核 #汇编 #信号处理 #信息与通信

信号生产

关于信号篇，本只想写一篇，但发现把它想简单了，内容不多，难度极大.整理了好长时间，理解了为何<<深入理解linux内核>>要单独为它开一章，原因有二

信号相关的结构体多，而且还容易搞混.所以看本篇要注意结构体的名字和作用.
系统调用太多了，涉及面广，信号的来源分硬件和软件.相当于软中断和硬中断，这就会涉及到汇编代码，但信号的处理函数又在用户空间，CPU是禁止内核态执行用户态代码的，所以运行过程需在用户空间和内核空间来回的折腾，频繁的切换上下文.

信号思想来自Unix，它老人家已经五十多岁了，但很有活力，许多方面几乎没发生大的变化.信号可以由内核产生，也可以由用户进程产生，并由内核传送给特定的进程或线程(组)，若这个进程定义了自己的信号处理程序，则调用这个程序去处理信号，否则则执行默认的程序或者忽略.

信号为系统提供了一种进程间异步通讯的方式，一个进程不必通过任何操作来等待信号的到达。事实上，进程也不可能知道信号到底什么时候到达。一般来说，只需用户进程提供信号处理函数，内核会想方设法调用信号处理函数，网上查阅了很多的关于信号的资料.个人想换个视角去看信号.把异步过程理解为生产者(安装和发送信号)和消费者(捕捉和处理信号)两个过程

信号分类

每个信号都有一个名字和编号，这些名字都以SIG开头，例如SIGQUIT、SIGCHLD等等。
信号定义在signal.h头文件中，信号名都定义为正整数。
具体的信号名称可以使用kill -l来查看信号的名字以及序号，信号是从1开始编号的，不存在0号信号。不过kill对于信号0有特殊的应用。啥用呢? 可用来查询进程是否还在. 敲下 kill 0 pid 就知道了.

信号分为两大类：可靠信号与不可靠信号，前32种信号为不可靠信号，后32种为可靠信号。

不可靠信号：也称为非实时信号，不支持排队，信号可能会丢失，比如发送多次相同的信号，进程只能收到一次. 信号值取值区间为1~31；
可靠信号：也称为实时信号，支持排队，信号不会丢失，发多少次，就可以收到多少次. 信号值取值区间为32~64

  #define SIGHUP    1	//终端挂起或者控制进程终止
  #define SIGINT    2	//键盘中断（ctrl + c）
  #define SIGQUIT   3	//键盘的退出键被按下
  #define SIGILL    4	//非法指令
  #define SIGTRAP   5	//跟踪陷阱（trace trap），启动进程，跟踪代码的执行
  #define SIGABRT   6	//由abort(3)发出的退出指令
  #define SIGIOT    SIGABRT //abort发出的信号
  #define SIGBUS    7	//总线错误 
  #define SIGFPE    8	//浮点异常
  #define SIGKILL   9	//常用的命令 kill 9 123 | 不能被忽略、处理和阻塞
  #define SIGUSR1   10	//用户自定义信号1 
  #define SIGSEGV   11	//无效的内存引用， 段违例（segmentation     violation），进程试图去访问其虚地址空间以外的位置 
  #define SIGUSR2   12	//用户自定义信号2
  #define SIGPIPE   13	//向某个非读管道中写入数据 
  #define SIGALRM   14	//由alarm(2)发出的信号，默认行为为进程终止
  #define SIGTERM   15	//终止信号
  #define SIGSTKFLT 16	//栈溢出
  #define SIGCHLD   17	//子进程结束信号
  #define SIGCONT   18	//进程继续（曾被停止的进程）
  #define SIGSTOP   19	//终止进程  	 | 不能被忽略、处理和阻塞
  #define SIGTSTP   20	//控制终端（tty）上 按下停止键
  #define SIGTTIN   21	//进程停止，后台进程企图从控制终端读
  #define SIGTTOU   22	//进程停止，后台进程企图从控制终端写
  #define SIGURG    23	//I/O有紧急数据到达当前进程
  #define SIGXCPU   24	//进程的CPU时间片到期
  #define SIGXFSZ   25	//文件大小的超出上限
  #define SIGVTALRM 26	//虚拟时钟超时
  #define SIGPROF   27	//profile时钟超时
  #define SIGWINCH  28	//窗口大小改变
  #define SIGIO     29	//I/O相关
  #define SIGPOLL   29	//
  #define SIGPWR    30	//电源故障，关机
  #define SIGSYS    31	//系统调用中参数错，如系统调用号非法 
  #define SIGUNUSED SIGSYS//不使用

  #define _NSIG 65

信号来源

信号来源分为硬件类和软件类：

硬件类
- 用户输入：比如在终端上按下组合键ctrl+C，产生SIGINT信号；
- 硬件异常：CPU检测到内存非法访问等异常，通知内核生成相应信号，并发送给发生事件的进程；
软件类
- 通过系统调用，发送signal信号：kill()，raise()，sigqueue()，alarm()，setitimer()，abort()
  - kill 命令就是一个发送信号的工具，用于向进程或进程组发送信号.例如: kill 9 PID (SIGKILL)来杀死PID进程.
  - sigqueue()：只能向一个进程发送信号，不能向进程组发送信号；主要针对实时信号提出，与sigaction()组合使用，当然也支持非实时信号的发送；
  - alarm()：用于调用进程指定时间后发出SIGALARM信号；
  - setitimer()：设置定时器，计时达到后给进程发送SIGALRM信号，功能比alarm更强大；
  - abort()：向进程发送SIGABORT信号，默认进程会异常退出。
  - raise()：用于向进程自身发送信号；

信号与进程的关系

主要是通过系统调用 sigaction将用户态信号处理函数注册到PCB保存.所有进程的任务都共用这个信号注册函数sigHandler，在信号的消费阶段内核用一种特殊的方式’回调’它.

typedef struct ProcessCB {//PCB中关于信号的信息
    UINTPTR              sigHandler;   /**< signal handler */   //捕捉信号后的处理函数
    sigset_t             sigShare;     /**< signal share bit */	//信号共享位，64个信号各站一位
}LosProcessCB;
typedef unsigned _Int64 sigset_t; //一个64位的变量，每个信号代表一位.

struct sigaction {//信号处理机制结构体
	union {
		void (*sa_handler)(int); //信号处理函数——普通版
		void (*sa_sigaction)(int， siginfo_t *， void *);//信号处理函数——高级版
	} __sa_handler;
	sigset_t sa_mask;//指定信号处理程序执行过程中需要阻塞的信号；
	int sa_flags;	 //标示位
					 //	SA_RESTART：使被信号打断的syscall重新发起。
					 //	SA