Linux 为什么要引入信号?

信号是用户进程感知外部事件的一种方式。内核可以发送信号给用户程序，当然用户程序之间也可以互相发送信号，进程通过对某个信号绑定Handler实现对信号的响应。

所以说信号也属于进程通信的一种方式，但是这种通信比较简单直接，目标进程只能知道信号来源的PID，无法直接附带其他数据。

信号传递的原理

每个进程的TCB里都有一条链表存该进程等待的所有信号，给某个进程发送信号就表示为挂一个节点到目标进程的此链表上，内核发送信号当然可以直接操作，进程之间的话会转换成系统调用间接完成。当目标进程被调度时会检查并处理等待的所有信号。

目标进程只能同时有一个同种类型的信号处于挂起状态，也就是说，如果上一个同种信号没有被处理，那么之后到来的同类信号会被忽略。

更详细的说，这个信号的队列（链表）不止一条，分为进程组共享和进程私有的挂起队列。 才能实现某些信号是发送给整个进程组的，比如kill()，而一些是指定某个进程的， 比如tkill().

信号被处理

对目标进程来说，它可以提前设置自定义的handler，所以在其TCB中还需要记录对于每个信号的处理方式。可能有三种：ignore, default handler, user-defined handler。

当进程被调度获得CPU时，在返回用户态执行代码之前会检查是否有挂起的信号。如果有则执行对应的handler。

这个过程对应内核函数do_signal()。

有一个问题是，自定义的信号处理函数是在用户态的, 而do_signal()是发生在 内核态，所以内核要做一些特殊的操作：

1. 创建一个临时的用户栈，不能破坏保存的原来用户态环境
2. ELR(返回地址) = 自定义处理程序，和其他的用户态环境构建
3. 返回用户态，CPU 会执行处理函数
4. 执行完毕后，通过之前对用户栈的特殊构建，使得程序接下来会运行一个 syscall (sys_sigreturn), 返回内核态
5. 如上述操作检查完所有挂起的信号
6. 当所有信号都被处理完成后，则恢复用户进程的原有环境，继续执行