Linux驱动编程之信号机制

编写Linux驱动的过程中，需要考虑与应用程序交互的情况。当设备驱动完成某项任务或者达到某种状态的时候（如设备文件可以写入或读取），此时可以让驱动程序主动通知应用程序进行相应的处理（个人感觉类似于Android应用程序中的广播）。这种在Linux内核中使用的“广播”就是本文要详细介绍的“信号”。

1. Linux信号类型

使用信号进行进程间通信（IPC）是LInux系统的重要通信机制。在Linux系统中，异步通知使用信号来实现。以下是Linux系统支持的信号及其含义：（asm/signal.h）

#define SIGHUP         1
#define SIGINT         2
#define SIGQUIT        3
#define SIGILL         4
#define SIGTRAP        5
#define SIGABRT        6
#define SIGIOT         6
#define SIGBUS         7
#define SIGFPE         8
#define SIGKILL        9
#define SIGUSR1        10
#define SIGSEGV        11
#define SIGUSR2        12
#define SIGPIPE        13
#define SIGALRM        14
#define SIGTERM        15
#define SIGSTKFLT      16
#define SIGCHLD        17
#define SIGCONT        18
#define SIGSTOP        19
#define SIGTSTP        20
#define SIGTTIN        21
#define SIGTTOU        22
#define SIGURG         23
#define SIGXCPU        24
#define SIGXFSZ        25
#define SIGVTALRM      26
#define SIGPROF        27
#define SIGWINCH       28
#define SIGIO          29
#define SIGPOLL        SIGIO
#define SIGPWR         30
#define SIGSYS         31

/* These should not be considered constants from userland.  */
#define SIGRTMIN       32
#define SIGRTMAX       _NSIG

#define SIGSWI         32

注：以上除了SISSTOP和SIGKILL两个信号外，进程可以忽略或捕获其他的全部信号。

如果其中一个信号被捕获，说明在应用程序中为该信号指定了一个处理函数。如果一个信号没有被某个进程捕获，Linux内核会对该信号采用默认处理方式进行处理。

2. 接收Linux信号

在用户程序中，为了捕捉信号，需要使用signal函数来设置信号接收的回调函数：

void  (*signal(int signum, void (* handler)(int)))(int);

从signal函数原型上看有些复杂， 但主要有两个参数：signum和handler，signum表示信号代码，handler表示回调函数。

在应用程序中捕获信号比较简单，如下例子：

void signal_handler(int signo)
{
        printf("捕获到%d信号\n"，signo);
}
main()
{
        printf("信号ID是%d\n"，getpid());
        signal(SIGINT, signal_handler);            //设置SIGINT信号的处理函数
        signal(SIGHUP, signal_handler);          //设置SIGHUP信号的处理函数
        signal(SIGQUIT, signal_handler);         //设置SIGQUIT信号的处理函数
       getchar();
}

以上代码示例了如何捕捉信号，并设置相应的处理函数。

3、发送信号

在设备驱动和应用程序的异步通知过程中，驱动程序需要向应用程序发出信号，为了完成发送信号的任务，需要完成以下工作：

1. 支持F_SETDOWN命令。通过这个命令可以设置file_f_owner为对应进程的ID。
2. 支持F_SETFL命令的处理。每当FASYNC标志改变时，驱动程序中的fasync函数就会执行。
3. 再满足条件时，调用kill_fasync函数发送相应的信号。

接收信号可以用signal函数和sigaction函数来完成，他们之间有以下几个区别：
signal函数
1、signal在调用handler之前先把信号的handler指针恢复；sigaction调用之后不会恢复handler指针，直到再次调用sigaction修改handler指针。
：这样，(1)signal就会丢失信号，而且不能处理重复的信号，而sigaction就可以。因为signal在得到信号和调用handler之间有个时间把handler恢复了，这样再次接收到此信号就会执行默认的handler。（虽然有些调用，在handler的以开头再次置handler，这样只能保证丢信号的概率降低，但是不能保证所有的信号都能正确处理）
2、signal在调用过程不支持信号block；sigaction调用后在handler调用之前会把屏蔽信号（屏蔽信号中自动默认包含传送的该信号）加入信号中，handler调用后会自动恢复信号到原先的值。
（2）signal处理过程中就不能提供阻塞某些信号的功能，sigaction就可以阻指定的信号和本身处理的信号，直到handler处理结束。这样就可以阻塞本身处理的信号，到handler结束就可以再次接受重复的信号。

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在驱动程序编写过程中与应用程序进行交互是非常重要的，他可以确保用户程序能够顺利执行，也能保证驱动能够更好地服务于用户。以上是本人学习中的一些总结，希望对大家有帮助~~