正如我們所知，運行在用戶態下的程序可以發送和接收信號。這意味著必須定義一組系統調用來允許這類操作。不幸的是，由于歷史原因，有些系統調用可能功能相同。 因此，其中一些系統調用永遠不會被調用。例如，sys_sigaction()和sys_rt_sigaction()幾乎相同，因此C庫中包含的sigaction()包裝函數最終會調用sys_rt_sigaction()而不是sys_sigaction()。

1 kill()

kill(pid,sig)系統調用用來給常規進程或多線程應用程序發送信號，相應的服務例程是sys_kill()。pid根據值的不同具有不同意義：

pid > 0：sig信號被發送給pid指定進程所屬的線程組。

pid = 0：sig信號被發送給與調用進程同一進程組內所有進程的線程組。

pid = –1：sig信號被發送給所有進程，除了swapper(PID 0)、init(PID 1和current進程。

pid < –1：信號被發送給-pid進程組中所有進程的所屬線程組。

sys_kill()為信號建立一個最小siginfo_t表，然后調用kill_something_info():

info.si_signo=sig;
info.si_errno=0;
info.si_code=SI_USER;
info._sifields._kill._pid=current->tgid;
info._sifields._kill._uid=current->uid;
returnkill_something_info(sig,&info,pid);

繼而，kill_something_info()既可以調用kill_proc_info()（通過group_send_sig_info()發送信號給單個線程組），也可以調用kill_pg_info()（掃描目標進程組所有進程并為每個進程調用send_sig_info()），還可以為系統中的每個進程重復調用group_send_sig_info()（pid=-1）。

kill()能夠發送任何信號，包括所謂的實時信號（32~64）。但是，正如我們在信號的產生過程一節中看到的，kill()系統調用不能確保將信號添加到目標進程的掛起信號隊列中，因此可能會丟失多個掛起信號。實時信號應該通過諸如rt_sigqueueinfo()之類的系統調用來發送。

System V和BSD Unix變體也有一個killpg()系統調用，它能夠顯式地向一組進程發送信號。在Linux中，該函數是作為使用kill()系統調用的庫函數實現的。另一種變體是raise()，它向當前進程(即執行函數的進程)發送信號。在Linux中，raise()是作為庫函數實現的。

2 tkill()/tgkill()

tkill()和tgkill()向線程組中的特定進程發送信號。每個兼容POSIX的pthread庫的pthread_kill()函數調用其中的一個來向特定的輕量級進程發送信號。

tkill()需要2個參數：pid，目標進程的PID；sig，信號編碼。內核中的sys_tkill()服務例程填充siginfo表，獲取進程描述符地址，進行一些權限檢查，并調用specific_send_sig_info()發送信號。

tgkill()不同于tkill()，它需要第3個參數：tgid，線程組ID，該線程組包含信號的目標進程。sys_tgkill()服務例程執行與sys_tkill()完全相同的操作，但也檢查信號的目標進程是否屬于線程組tgid。這個額外的檢查解決了當信號被發送到一個正在被終止的進程時發生的競爭條件：如果另一個多線程應用程序創建輕量級進程的速度足夠快，那么信號可能會被傳遞給錯誤的進程。tgkill()解決了這個問題，因為線程組ID在多線程應用程序的生命周期內永遠不會更改。

3 更改信號行為

sigaction(sig,act,oact)系統調用允許用戶為信號指定動作；當然，如果沒有定義信號動作，內核將執行信號相關聯的默認動作。

相應的sys_sigaction()服務例程作用于2個參數：sig，信號值；act，類型為old_sigaction的表，用以指定新行為；oact，可選輸出參數，用以獲取信號之前的行為動作。（old_sigaction和sigaction具有相同的數據結構，但是成員順序不一致）

該函數首先檢查act地址是否有效。然后用*act的字段填充k_sigaction類型的new_ka局部變量的sa_handler、sa_flags和sa_mask字段：

__get_user(new_ka.sa.sa_handler,&act->sa_handler);
__get_user(new_ka.sa.sa_flags,&act->sa_flags);
__get_user(mask,&act->sa_mask);
siginitset(&new_ka.sa.sa_mask,mask);

函數調用do_sigaction()將新的new_ka表復制到current->sig->action表的第sig-1項中：

k=¤t->sig->action[sig-1];
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||sig==SIGURG))){
rm_from_queue(sigmask(sig),¤t->signal->shared_pending);
t=current;
do{
rm_from_queue(sigmask(sig),¤t->pending);
recalc_sigpending_tsk(t);
t=next_thread(t);
}while(t!=current);
}
}

POSIX標準要求，當默認動作為ignore時，將信號動作設置為SIG_IGN或SIG_DFL會導致所有相同類型的掛起信號被丟棄。此外，請注意，無論信號處理程序請求的屏蔽信號是什么，SIGKILL和SIGSTOP都不會被屏蔽。

sigaction()系統調用還允許用戶初始化sigaction表中的sa_flags字段。我們在前面曾經列出了該字段允許的值和相關含義。

舊的System V Unix變體提供了signal()系統調用，它仍然被程序員廣泛使用。最近的C庫通過rt_sigaction()實現了signal()。然而，Linux仍然支持舊的C庫，并提供sys_signal()服務例程:

new_sa.sa.sa_handler=handler;
new_sa.sa.sa_flags=SA_ONESHOT|SA_NOMASK;
ret=do_sigaction(sig,&new_sa,&old_sa);
returnret?ret:(unsignedlong)old_sa.sa.sa_handler;

4 檢查掛起的阻塞信號

sigpending()系統調用允許進程檢查掛起的阻塞信號集，例如那些在阻塞時產生的信號。對應的sys_sigpending()服務例程作用于單個參數set，用戶變量的地址，在其中，位數組需要被拷貝：

sigorsets(&pending,¤t->pending.signal,
¤t->signal->shared_pending.signal);
sigandsets(&pending,¤t->blocked,&pending);
copy_to_user(set,&pending,4);

5 修改阻塞信號集

sigprocmask()系統調用允許進程修改阻塞信號集； 它僅適用于常規（非實時）信號。 相應的sys_sigprocmask()服務例程作用于3個參數：

oset： 進程地址空間中，指向存儲先前位掩碼的位數組的指針。

set： 進程地址空間中，指向存儲新位掩碼的位數組的指針。

how：標志，可取的值如下所示：

SIG_BLOCK：set指向的位掩碼數組必須被添加阻塞信號的位掩碼數組中。

SIG_UNBLOCK：set指向的位掩碼數組必須從阻塞信號的位掩碼數組中移除。

SIG_SETMASK：set指向的位掩碼數組設定為新的阻塞信號的位掩碼數組。

該函數調用copy_from_user()將set指向的值拷貝到new_set這個局部變量中，并將current進程的阻塞的標準信號的位掩碼數組拷貝到old_set這個局部變量中。然后根據how標志設置這兩個變量：

if(copy_from_user(&new_set,set,sizeof(*set)))
return-EFAULT;
new_set&=~(sigmask(SIGKILL)|sigmask(SIGSTOP));
old_set=current->blocked.sig[0];
if(how==SIG_BLOCK)
sigaddsetmask(¤t->blocked,new_set);
elseif(how==SIG_UNBLOCK)
sigdelsetmask(¤t->blocked,new_set);
elseif(how==SIG_SETMASK)
current->blocked.sig[0]=new_set;
else
return-EINVAL;
recalc_sigpending(current);
if(oset&©_to_user(oset,&old_set,sizeof(*oset)))
return-EFAULT;
return0;

6 掛起進程

在阻塞了由mask參數對應的標準信號之后，sigsuspend()系統調用將進程置于TASK_INTERRUPTIBLE狀態。只有當一個非忽略、非阻塞的信號被發送給進程時，進程才會被喚醒。

相應的sys_sigsuspend()服務例程執行以下內容:

mask&=~(sigmask(SIGKILL)|sigmask(SIGSTOP));
saveset=current->blocked;
siginitset(¤t->blocked,mask);
recalc_sigpending(current);
regs->eax=-EINTR;
while(1){
current->state=TASK_INTERRUPTIBLE;
schedule();
if(do_signal(regs,&saveset))
return-EINTR;
}

將進程設置為可中斷的掛起狀態后，調用schedule()函數選擇其它進程來運行。 當發出sigsuspend()系統調用的進程再次執行時，sys_sigsuspend()調用do_signal()函數來傳遞喚醒進程的信號。 如果該函數返回值1，則不會忽略該信號。因此，系統調用通過返回錯誤代碼-EINTR來終止。

其實，這個功能完全可以通過組合sigprocmask()和sleep()來實現。但是，sigsuspend()解決了一個競態問題：因為進程隨時會交叉執行，先通過系統調用執行A動作，然后通過系統調用執行B動作，并不等價于通過單個系統調用直接執行A和B兩個動作。

這種情況下，sigprocmask()可能會在調用sleep()之前對信號解除阻塞。如果這個發生，因為喚醒信號已經傳遞過，從而進程得不到喚醒而永遠留在TASK_INTERRUPTIBLE狀態。相反，sigsuspend()不允許在解除阻塞之后和schedule()調用之前發送信號，因為其它進程在這個時間段不可能搶占CPU時間。

7 實時信號的系統調用

前面介紹的系統調用都是針對標準信號的，對于實時信號有專門的的系統調用。

實時信號的系統調用，如rt_sigaction()、rt_sigpending()、rt_sigprocmask()、rt_sigsuspend()與前面的標準信號對應的系統調用類似，不再贅述。簡單介紹一下實時信號隊列相關的兩個系統調用：

rt_sigqueueinfo()

發送實時信號，以便將其添加目標進程的共享掛起信號隊列中。通常通過標準庫函數中的sigqueue()實現。

rt_sigtimedwait()

將阻塞的掛起信號從隊列中取出而不發送它，并將信號值返回給調用者；如果沒有阻塞信號掛起，則將當前進程掛起一段固定的時間。通常通過標準庫函數sigwaitinfo()和sigtimedwait()調用。

審核編輯：湯梓紅