OS内核的信号机制：所有的异步都可以是同步的

这个需求要做的事，跟Linux内核的信号机制是一样的。

OS内核的信号机制，在1970年的Unix时代就有了，是一个上古话题。

在unix里，可以使用kill -9 pid命令杀掉进程（pid为进程号），在Linux里也可以。

1.OS内核的信号

有个专有的宏定义#define SIGKILL 9，然后信号9就成了一个特别牛的信号，大概除了0号idle进程和1号init进程之外，其他进程都可以杀死。

0号进程和1号进程是不能杀死的，否则系统就崩溃了！

int sys_kill(int sig, int pid)
{
if (sig < 0 || pid < 0)
return -EINVAL;
if (0 == pid || 1 == pid) {
if (SIGKILL == sig) return -1;
}
tasks[pid]->sigmap |= 1 << sig;
return 0;
}

OS内核里对应着kill命令的sys_kill()系统调用，大概是上面这样：

在进程的task结构体的sigmap成员变量上，设置1个标志位，进程就可以收到信号了。

每个进程，在OS内核里都被一个task结构体表示，这个结构体的其中一个成员变量就是记录信号的：我们给他起名叫sigmap，Linux的不一定要叫这个名字，但肯定有这一项。

这个信号在什么时候处理呢？

等到收信号的进程下一次被调度运行的时候。

当前运行的进程，肯定是发信号的进程，否则它没法主动发起kill()系统调用。

发信号的进程做的事，只是把信号设置到接收进程的信号图上，这时信号实际上已经发到了：但是接收进程并不会马上因为SIGKILL信号而被杀死。

SIGKILL信号的杀进程，实际上进程是自杀的！

当收到信号的进程再次被调度运行的时候，操作系统会让它先执行信号的处理函数，而SIGKILL的处理函数，就是exit()系统调用：进程退出。

这个过程可以是异步的，等到接收进程下一次被调度时再处理，至于什么时候轮到它：等吧。

也可以让它马上同步处理，只需要在sys_kill()函数的末尾加一行代码就行：

shedule_task( tasks[pid] );

直接选择接收进程是下一个要调度的进程，并且马上调度它运行：接下来它就完事了。

不需要等OS内核统计时间片，确定调度的优先级了，既然用户想让它挂掉，OS当然要马上让它挂掉。

毕竟Linux系统也惹不起用户啊，用户是可以重装windows的​

接下来，说说shedule_task()之后的细节。

2.信号是怎么处理的

每个信号都有一个处理函数，叫信号处理函数。

信号处理函数，是在用户态的代码里运行的。

所以，程序员可以自己给部分信号编写处理函数，用signal()系统调用注册到OS内核，就可以（在收到信号时）运行这个自己编写的函数了。

如果信号处理函数是在内核状态运行的，那显然用户编写的函数是没法运行的，因为用户函数的内存地址在用户空间（它在进程的代码段里）。

OS内核在信号处理时要做的是，把进程从内核返回后要运行的代码地址，改成信号处理函数的地址。

修改过程如下：

系统内核的信号处理过程

1）进程从内核返回时的状态，如上图。

内核栈上的寄存器排布顺序不一定是对的，这要查intel的手册，但是这些项肯定都有。

在进程使用iret指令（中断返回）从内核返回的那一刻，内核栈上的这些数据都要弹出到对应的寄存器。

然后，进程就会运行EIP指向的用户代码，同时用户态的栈顶就是ESP。

EIP和ESP指向的内容到底是什么，内核不需要管：这是由程序员写代码时确定的。

进程从内核返回之后的错误，错的是程序员，不是系统内核。

但要是返不回来，或者不能处理信号，错的就是系统内核了。

2）OS内核要做的是，修改内核栈上、保存的、用户态的、EIP和ESP（注意这3个定语）：

A，让EIP指向信号处理函数，

B，让ESP指向信号处理函数的参数，

C，在信号处理函数的下方，放上“真正的”返回地址，

D，在信号处理函数运行完之后，丢掉（信号处理函数的）参数，弹出真正的返回地址：让程序恢复正常的状态，继续运行。

如上图中的绿字部分。

如果一次要处理多个信号的话，就顺着用户栈继续叠加就行。

siska内核demo里的信号处理代码，如下的3张图：

因为信号处理函数有参数，而参数要压在用户态的栈上，所以信号处理函数运行完之后还要清理它。

所以，与一般的C函数不同，信号处理函数是被调函数清理堆栈的：即它是pascal调用，而不是C调用！

C调用，都是主调函数清理堆栈的。

所以，信号处理函数的总入口是一段汇编代码，用来在C语言里完成这个pascal调用。

这么看来，pascal这种老语言，也不是想象的那么差​

这个信号处理方式，是我给出来的解决方案​

至于Linux是不是也这么做的，我就不知道了。

但是，这么做是可行的。

siska信号处理，pascal调用的汇编

上图95行的call *(%eax)，就是调用信号处理的函数指针。

它前后的汇编代码，都是准备参数和清理堆栈。

3.回到开头的问题

怎么让定时器线程在触发之后，让回调函数在工作线程里运行？

回调函数一般有一个参数，表示回调上下文，但没有返回值。

因为定时器的添加和处理在2个线程里，回调函数的返回值没有意义。

如果回调函数的处理出错了，就在上下文里设置错误码作为提示。

所以，它的函数声明是这样的：void callback(void* ctx);

要让它正常运行，必须把回调上下文的指针添加到工作线程的用户栈上，同时让工作线程的内核栈上保存的EIP指向回调函数。

这个处理方式，与OS内核的信号处理方式是一样的。

信号处理函数的声明：void sighandler(int sig); 也是一个参数、无返回值。

在定时器触发之后，定时器线程可以发起一个系统调用，把这些信息给到内核，然后内核修改工作线程的数据，让定时器的回调处理“像个信号”一样就可以了​

这个系统调用如果Linux没有提供的话，就只能自己修改Linux内核代码，或者给Linus大牛提个需求了（他有可能看不过来你的邮件）。

PS：

工作线程和定时器线程在同一个进程里，所以它们的用户态内存的代码段、数据段、堆都是共享的，只是内核栈和用户栈不一样。

内核栈：在内核看来，每个线程也是一个可调度的进程，它必须有自己的内核栈和页表。

同一个进程的不同线程之间共享内存，靠的是页表的映射：把它们映射到同一个物理内存页上。

用户栈：不同的线程可以并发运行，它们的用户栈肯定是不同的，否则局部变量就互相覆盖了：这肯定是不可能的。

siska里信号处理的代码，如下：

siska信号处理，1

siska信号处理，2