SIGSTOP 如何在 Linux 内核中工作？

Question

我想知道SIGSTOP 在 Linux 内核中是如何工作的。它是如何处理的？以及内核在处理时如何停止运行？

我熟悉内核代码库。所以，如果你能引用内核函数就好了，事实上这就是我想要的。我不是从用户的角度寻找高级别的描述。

我已经用printk() 语句窃听了get_signal_to_deliver()（它现在正在编译）。但我希望有人能更详细地解释事情。

Answer 1

我已经有一段时间没有接触内核了，但我会尽量提供尽可能多的细节。我不得不在其他不同的地方查找其中的一些内容，所以有些细节可能有点混乱，但我认为这可以很好地了解幕后发生的事情。

当产生一个信号时，TIF_SIGPENDING 标志会在进程描述符结构中设置。在返回用户模式之前，内核会使用test_thread_flag(TIF_SIGPENDING) 测试这个标志，这将返回真（因为有信号未决）。

发生这种情况的确切细节似乎取决于架构，但您可以see an example for um：

void interrupt_end(void)
{
    struct pt_regs *regs = &current->thread.regs;

    if (need_resched())
        schedule();
    if (test_thread_flag(TIF_SIGPENDING))
        do_signal(regs);
    if (test_and_clear_thread_flag(TIF_NOTIFY_RESUME))
        tracehook_notify_resume(regs);
}

无论如何，它最终都会调用arch_do_signal()，这也是架构相关的，并在相应的signal.c文件中定义（see the example for x86）：

void arch_do_signal(struct pt_regs *regs)
{
    struct ksignal ksig;

    if (get_signal(&ksig)) {
        /* Whee! Actually deliver the signal.  */
        handle_signal(&ksig, regs);
        return;
    }

    /* Did we come from a system call? */
    if (syscall_get_nr(current, regs) >= 0) {
        /* Restart the system call - no handlers present */
        switch (syscall_get_error(current, regs)) {
        case -ERESTARTNOHAND:
        case -ERESTARTSYS:
        case -ERESTARTNOINTR:
            regs->ax = regs->orig_ax;
            regs->ip -= 2;
            break;

        case -ERESTART_RESTARTBLOCK:
            regs->ax = get_nr_restart_syscall(regs);
            regs->ip -= 2;
            break;
        }
    }

    /*
     * If there's no signal to deliver, we just put the saved sigmask
     * back.
     */
    restore_saved_sigmask();
}

如您所见，arch_do_signal() 调用了get_signal()，它也在signal.c 中。

大部分工作发生在get_signal()内部，这是一个巨大的功能，但最终它似乎在这里处理SIGSTOP的特殊情况：

    if (sig_kernel_stop(signr)) {
        /*
         * The default action is to stop all threads in
         * the thread group.  The job control signals
         * do nothing in an orphaned pgrp, but SIGSTOP
         * always works.  Note that siglock needs to be
         * dropped during the call to is_orphaned_pgrp()
         * because of lock ordering with tasklist_lock.
         * This allows an intervening SIGCONT to be posted.
         * We need to check for that and bail out if necessary.
         */
        if (signr != SIGSTOP) {
            spin_unlock_irq(&sighand->siglock);

            /* signals can be posted during this window */

            if (is_current_pgrp_orphaned())
                goto relock;

            spin_lock_irq(&sighand->siglock);
        }

        if (likely(do_signal_stop(ksig->info.si_signo))) {
            /* It released the siglock.  */
            goto relock;
        }

        /*
         * We didn't actually stop, due to a race
         * with SIGCONT or something like that.
         */
        continue;
    }

See the full function here.

do_signal_stop() 做了必要的处理来处理SIGSTOP，你也可以在signal.c 中找到它。它使用set_special_state(TASK_STOPPED) 将任务状态设置为TASK_STOPPED，这是一个在include/sched.h 中定义的宏，用于更新当前进程描述符状态。 (see the relevant line in signal.c)。再往下，it calls freezable_schedule() 又调用schedule()。 schedule() 在循环中调用__schedule()（也在同一个文件中），直到找到符合条件的任务。 __schedule() 尝试查找下一个要调度的任务（代码中的next），当前任务是prev。检查prev的状态，因为改成TASK_STOPPED，所以deactivate_task() is called，把任务从运行队列移到睡眠队列：

    } else {
        ...

        deactivate_task(rq, prev, DEQUEUE_SLEEP | DEQUEUE_NOCLOCK);

        ...

    }

deactivate_task()（也在同一个文件中）通过将task_struct 的on_rq 字段递减为0 并调用dequeue_task()，将进程移至新的（等待) 排队。

然后，schedule() 检查可运行进程的数量，并根据有效的调度策略选择下一个进入 CPU 的任务（我认为现在这有点超出范围）。

在一天结束时，SIGSTOP 将一个进程从可运行队列移动到等待队列，直到该进程收到 SIGCONT。

Answer 2

几乎每次发生中断时，内核都会暂停某个进程的运行并切换到运行中断处理程序（唯一的例外是没有进程运行时）。同样，内核将暂停运行时间过长的进程而不会放弃 CPU（从技术上讲，这是同一件事：它只是源自定时器中断或可能是 IPI）。通常在这些情况下，内核然后将挂起的进程放回运行队列，当调度算法确定时间合适时，它会被恢复。

在 SIGSTOP 的情况下，会发生同样的基本情况：受影响的进程由于接收到停止信号而暂停。在发送 SIGCONT 之前，它们不会被放回运行队列。这里没什么特别的：SIGSTOP 只是指示内核使进程不可运行，直到另行通知。

[注：您似乎暗示内核停止运行 SIGSTOP。当然不是这样。只有 SIGSTOPped 进程停止运行。]