第五部分：6---信号的递达

目录

信号的递达流程：

信号在什么时候递达？

用户态和内核态：

内核态、用户态在页表的映射关系：

操作系统如何得知当前执行状态是用户态还是内核态？

操作系统如何处理被捕捉的信号？

---

信号的递达流程：

• 信号被生成后加入未决信号集，等待处理。

• 如果信号被阻塞，则暂时不能递达；如果没有被阻塞，则可以递达并处理。

• 如果信号未被阻塞，先从未决信号集中移除信号，再依据可处理信号集的设定执行默认操作或调用自定义处理函数。

• 如果信号被阻塞，解除阻塞后，该信号需要被“立即”递达。

信号在什么时候递达？

• 进程在内核态返回到用户态时，进行信号的检测和处理。

用户态和内核态：

• 用户态是一种受控的状态，所能够访问的资源有限。

• 内核态是操作系统的工作状态，能够访问大部分的系统资源。

内核态、用户态在页表的映射关系：

• 系统调用是在进程的地址空间内发起的，但用户态的进程只能访问用户态的虚拟地址空间（通常是0到3GB）。当通过系统调用从用户态切换到内核态时，进程会进入操作系统内核的上下文，从而可以访问更高的地址空间（通常是3GB到4GB的内核空间）。这个切换是通过硬件机制完成的，例如使用中断或陷入指令。

• 在x86架构下，每个进程都有自己独立的页表，用户态代码只能访问页表的用户空间部分。当进程切换到内核态时，此时可以访问页表的内核空间的地址范围。每个进程的页表包含用户态和内核态的映射。

• 代码的执行确实都发生在进程的地址空间内，但在用户态执行的是用户代码，系统调用切换到内核态时，执行的则是内核代码。虽然它们共享同一个进程地址空间，但所执行的代码属于不同的权限级别。

操作系统如何得知当前执行状态是用户态还是内核态？

• 在x86架构中，cs寄存器包含当前执行代码所在段的权限级别，而这个权限级别可以用来区分用户态和内核态。在Linux系统中，Ring 0（00）是内核态，Ring 3（11）是用户态。

• 用户进程不能直接修改cs寄存器。操作系统通过中断、陷入（trap）、或系统调用等机制从用户态切换到内核态。CPU会自动修改cs寄存器，从Ring 3切换到Ring 0。这种切换是硬件级别的。

• 操作系统通过读取cs寄存器来得知当前执行代码时的状态。

操作系统如何处理被捕捉的信号？

• 当进程捕捉到某个信号并定义了自定义的信号处理函数时，操作系统如果要递达这个信号。操作系统会切换到用户态来执行这个自定义的信号处理函数。执行完成后通过sigreturn返回到内核态，再由内核态返回到之前的执行点。

• 这么做的原因是：信号处理函数是用户代码，为了防止用户有越权行为，操作系统不会直接在内核态处理用户的自定义函数。