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Linux 核心--6.进程间通讯机制

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第五章　进程间通讯机制

进程在核心的协调下进行相互间的通讯 。Linux支持大量进程间通讯(IPC)机制 。除了信号和管道外 ， Linux　还支持Unix系统V中的IPC机制 。


5.1信号
信号是Unix系统中的最古老的进程间通讯方式 。它们用来向一个或多个进程发送异步事件信号 。信号可以从键盘中断中产生 ， 另外进程对虚拟内存的非法存取等系统错误环境下也会有信号产生 。信号还被shell程序用来向其子进程发送任务控制命令 。
系统中有一组被详细定义的信号类型 ， 这些信号可以由核心或者系统中其它具有适当权限的进程产生 。使用kill命令(kill　-l)可以列出系统中所有已经定义的信号 。在我的系统(Intel系统)上运行结果如下：

　1)　SIGHUP2)　SIGINT3)　SIGQUIT4)　SIGILL
　5)　SIGTRAP6)　SIGIOT7)　SIGBUS8)　SIGFPE
　9)　SIGKILL 10)　SIGUSR1 11)　SIGSEGV 12)　SIGUSR2
13)　SIGPIPE 14)　SIGALRM 15)　SIGTERM 17)　SIGCHLD
18)　SIGCONT 19)　SIGSTOP 20)　SIGTSTP 21)　SIGTTIN
22)　SIGTTOU 23)　SIGURG 24)　SIGXCPU 25)　SIGXFSZ
26)　SIGVTALRM 27)　SIGPROF 28)　SIGWINCH 29)　SIGIO
30)　SIGPWR

当我在Alpha　AXP中运行此命令时 ， 得到了不同的信号个数 。除了两个信号外 ， 进程可以忽略这些信号中的绝大部分 。其一是引起进程终止执行的SIGSTOP信号 ， 另一个是引起进程退出的SIGKILL信号 。至于其它信号 ， 进程可以选择处理它们的具体方式 。进程可以阻塞信号 ， 如若不阻塞 ， 则可以在自行处理此信号和将其转交核心处理之间作出选择 。如果由核心来处理此信号 ， 它将使用对应此信号的缺省处理方法 。比如当进程接收到SIGFPE(浮点数异常)时 ， 核心的缺省操作是引起core　dump和进程的退出 。信号没有固有的相对优先级 。如果在同一时刻对于一个进程产生了两个信号 ， 则它们将可能以任意顺序到达进程并进行处理 。同时Linux并不提供处理多个相同类型信号的方式 。即进程无法区分它是收到了1个还是42个SIGCONT信号 。

Linux通过存储在进程task_struct中的信息来实现信号 。信号个数受到处理器字长的限制 。32位字长的处理器最多可以有32个信号而64位处理器如Alpha　AXP可以有最多64个信号 。当前未处理的信号保存在signal域中 ， 并带有保存在blocked中的被阻塞信号的屏蔽码 。除了SIGSTOP和SIGKILL外 ， 所有的信号都能被阻塞 。当产生可阻塞信号时 ， 此信号可以保持一直处于待处理状态直到阻塞释放 。Linux保存着每个进程处理每个可能信号的信息 ， 它们保存在每个进程task_struct中的sigaction数组中 。这些信息包括进程希望处理的信号所对应的过程地址 ， 或者指示是忽略信号还是由核心来处理它的标记 。通过系统调用 ， 进程可以修改缺省的信号处理过程 ， 这将改变某个信号的sigaction以及阻塞屏蔽码 。

并不是系统中每个进程都可以向所有其它进程发送信号：只有核心和超级用户具有此权限 。普通进程只能向具有相同uid和gid的进程或者在同一进程组中的进程发送信号 。信号是通过设置task_struct结构中signal域里的某一位来产生的 。如果进程没有阻塞信号并且处于可中断的等待状态 ， 则可以将其状态改成Running ， 同时如确认进程还处在运行队列中 ， 就可以通过信号唤醒它 。这样系统下次发生调度时 ， 调度管理器将选择它运行 。如果进程需要缺省的信号处理过程 ， 则Linux可以优化对此信号的处理 。例如SIGWINCH（X窗口的焦点改变）信号 ， 其缺省处理过程是什么也不做 。

信号并非一产生就立刻交给进程 ， 而是必须等待到进程再次运行时才交给进程 。每次进程从系统调用中退出前 ， 它都会检查signal和blocked域 ， 看是否有可以立刻发送的非阻塞信号 。这看起来非常不可靠 ， 但是系统中每个进程都在不停地进行系统调用 ， 如向终端输出字符 。当然进程可以选择去等待信号 ， 此时进程将一直处于可中断状态直到信号出现 。对当前不可阻塞信号的处理代码放置在sigaction结构中 。

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