作  者：道哥，10＋年嵌入式開發(fā)老兵，專注于：C／C＋＋、嵌入式、Linux。

目錄

kill 命令和信號

使用 kill 命令發(fā)送信號

多線程中的信號

信號注冊和處理函數(shù)

驅(qū)動程序代碼示例：發(fā)送信號

功能需求

驅(qū)動程序代碼

驅(qū)動模塊 Makefile

編譯和加載

應(yīng)用程序代碼示例：接收信號

注冊信號處理函數(shù)

測試驗證

別人的經(jīng)驗，我們的階梯！

大家好，我是道哥，今天我為大伙兒解說的技術(shù)知識點(diǎn)是：【驅(qū)動層中，如何發(fā)送信號給應(yīng)用程序】。

在上一篇文章中，我們討論的是：在應(yīng)用層如何發(fā)送指令來控制驅(qū)動層的 GPIOLinux驅(qū)動實(shí)踐：如何編寫【 GPIO 】設(shè)備的驅(qū)動程序？�？刂频姆较蚴菑膽�(yīng)用層到驅(qū)動層：

那么，如果想讓程序的執(zhí)行路徑從下往上，也就是從驅(qū)動層傳遞到應(yīng)用層，應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)呢？

最容易、最簡單的方式，就是通過發(fā)送信號！

這篇文章繼續(xù)以完整的代碼實(shí)例來演示如何實(shí)現(xiàn)這個功能。

kill 命令和信號

使用 kill 命令發(fā)送信號

關(guān)于 Linux 操作系統(tǒng)的信號，每位程序員都知道這個指令：使用 kill 工具來“殺死”一個進(jìn)程：

＄ kill －9 ＜進(jìn)程的 PID＞

這個指令的功能是：向指定的某個進(jìn)程發(fā)送一個信號 9，這個信號的默認(rèn)功能是：是停止進(jìn)程。

雖然在應(yīng)用程序中沒有主動處理這個信號，但是操作系統(tǒng)默認(rèn)的處理動作是終止應(yīng)用程序的執(zhí)行。

除了發(fā)送信號 9，kill 命令還可以發(fā)送其他的任意信號。

在 Linux 系統(tǒng)中，所有的信號都使用一個整型數(shù)值來表示，可以打開文件 ／usr／include／x86＿64－linux－gnu／bits／signum．h（你的系統(tǒng)中可能位于其它的目錄） 查看一下，比較常見的幾個信號是：

Signals．  

＃define SIGINT 2 Interrupt （ANSI）．  

＃define SIGKILL 9 Kill， unblockable （POSIX）．  

＃define SIGUSR1 10 User－defined signal 1 （POSIX）．  

＃define SIGSEGV 11 Segmentation violation （ANSI）．  

＃define SIGUSR2 12 User－defined signal 2 （POSIX）．  

．．．

．．．

＃define SIGSYS 31 Bad system call．  

＃define SIGUNUSED 31

＃define ＿NSIG 65 Biggest signal number ＋ 1
     （including real－time signals）．  

These are the hard limits of the kernel．  These values should not be

used directly at user level．  

＃define ＿＿SIGRTMIN 32

＃define ＿＿SIGRTMAX （＿NSIG － 1）

信號 9 對應(yīng)著 SIGKILL，而信號11（SIGSEGV）就是最令人討厭的Segmentfault！

這里還有一個地方需要注意一下：實(shí)時信號和非實(shí)時信號，它倆的主要區(qū)別是：

1． 非實(shí)時信號：操作系統(tǒng)不確保應(yīng)用程序一定能接收到（即：信號可能會丟失）；

2． 實(shí)時信號：操作系統(tǒng)確保應(yīng)用程序一定能接收到；

如果我們的程序設(shè)計，通過信號機(jī)制來完成一些功能，那么為了確保信號不會丟失，肯定是使用實(shí)時信號的。

從文件 signum．h 中可以看到，實(shí)時信號從 ＿＿SIGRTMIN（數(shù)值：32） 開始。

多線程中的信號

我們在編寫應(yīng)用程序時，雖然沒有接收并處理 SIGKILL 這個信號，但是一旦別人發(fā)送了這個信號，我們的程序就被操作系統(tǒng)停止掉了，這是默認(rèn)的動作。

那么，在應(yīng)用程序中，應(yīng)該可以主動聲明接收并處理指定的信號，下面就來寫一個最簡單的實(shí)例。

在一個應(yīng)用程序中，可能存在多個線程；

當(dāng)有一個信號發(fā)送給此進(jìn)程時，所有的線程都可能接收到，但是只能有一個線程來處理；

在這個示例中，只有一個主線程來接收并處理信號；

信號注冊和處理函數(shù)

按照慣例，所有應(yīng)用程序文件都創(chuàng)建在 ～／tmp／App 目錄中。

這個示例程序接收的信號是 SIGUSR1 和 SIGUSR2，也就是數(shù)值 10 和 12。

編譯、執(zhí)行：

＄ gcc app＿h(yuǎn)andle＿signal．c －o app＿h(yuǎn)andle＿signal

＄ ．／app＿h(yuǎn)andle＿signal

此時，應(yīng)用程序開始執(zhí)行，等待接收信號。

在另一個終端中，使用kill指令來發(fā)送信號SIGUSR1或者 SIGUSR2。

kill 發(fā)送信號，需要知道應(yīng)用程序的 PID，可以通過指令： ps －au ｜ grep app＿h(yuǎn)andle＿signal 來查看。

其中的15428就是進(jìn)程的 PID。

執(zhí)行發(fā)送信號SIGUSR1指令：

＄ kill －10 15428

此時，在應(yīng)用程序的終端窗口中，就能看到下面的打印信息：

說明應(yīng)用程序接收到了 SIGUSR1 這個信號！

注意：我們是使用kill命令來發(fā)送信號的，kill 也是一個獨(dú)立的進(jìn)程，程序的執(zhí)行路徑如下：

在這個執(zhí)行路徑中，我們可控的部分是應(yīng)用層，至于操作系統(tǒng)是如何接收kill的操作，然后如何發(fā)送信號給 app＿h(yuǎn)andle＿signal 進(jìn)程的，我們不得而知。

下面就繼續(xù)通過示例代碼來看一下如何在驅(qū)動層主動發(fā)送信號。

驅(qū)動程序代碼示例：發(fā)送信號功能需求

在剛才的簡單示例中，可以得出下面這些信息：

1． 信號發(fā)送方：必須知道向誰［PID］發(fā)送信號，發(fā)送哪個信號；

2． 信號接收方：必須定義信號處理函數(shù)，并且向操作系統(tǒng)注冊：接收哪些信號；

發(fā)送方當(dāng)然就是驅(qū)動程序了，在示例代碼中，繼續(xù)使用 SIGUSR1 信號來測試。

那么，驅(qū)動程序如何才能知道應(yīng)用程序的PID呢？可以讓應(yīng)用程序通過oictl函數(shù)，把自己的PID主動告訴驅(qū)動程序：

驅(qū)動程序

這里的示例代碼，是在上一篇文章的基礎(chǔ)上修改的，改動部分的內(nèi)容，使用宏定義 MY＿SIGNAL＿ENABLE 控制起來，方便查看和比較。

以下所有操作的工作目錄，都是與上一篇文章相同的，即：～／tmp／linux－4．15／drivers／。

這里大部分的代碼，在上一篇文章中已經(jīng)描述的比較清楚了，這里把重點(diǎn)關(guān)注放在這兩個函數(shù)上：gpio＿ioctl 和 send＿signal。

（1）函數(shù) gpio＿ioctl

當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用 ioctl（） 的時候，驅(qū)動程序中的 gpio＿ioctl 就會被調(diào)用。

這里定義一個簡單的協(xié)議：當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用參數(shù)中 cmd 為 100 的時候，就表示用來告訴驅(qū)動程序自己的 PID。

驅(qū)動程序定義了一個全局變量 g＿pid，用來保存應(yīng)用程序傳入的參數(shù)PID。

需要調(diào)用函數(shù) copy＿from＿user（＆g＿pid， pArg， sizeof（int）），把用戶空間的參數(shù)復(fù)制到內(nèi)核空間中；

成功取得PID之后，就調(diào)用函數(shù) send＿signal 向應(yīng)用程序發(fā)送信號。

這里僅僅是用于演示目的，在實(shí)際的項目中，可能會根據(jù)接收到硬件觸發(fā)之后再發(fā)送信號。

（2）函數(shù) send＿signal

這個函數(shù)主要做了3件事情：

構(gòu)造一個信號結(jié)構(gòu)體變量：struct siginfo info；

通過應(yīng)用程序傳入的 PID，獲取任務(wù)信息：pid＿task（find＿vpid（g＿pid）， PIDTYPE＿PID）；

發(fā)送信號：send＿sig＿info（sig＿no， ＆info， my＿task）；

驅(qū)動模塊 Makefile

＄ touch Makefile

內(nèi)容如下：

編譯驅(qū)動模塊

＄ make

得到驅(qū)動程序： my＿driver＿signal．ko 。

加載驅(qū)動模塊＄ sudo insmod my＿driver＿signal．ko

通過 dmesg 指令來查看驅(qū)動模塊的打印信息：

因為示例代碼是在上一篇GPIO的基礎(chǔ)上修改的，因此創(chuàng)建的設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件，與上篇文章是一樣的：

應(yīng)用程序代碼示例：接收信號注冊信號處理函數(shù)

應(yīng)用程序仍然放在 ～／tmp／App／ 目錄下。

＄ mkdir ～／tmp／App／app＿mysignal

＄ cd ～／tmp／App／app＿mysignal

＄ touch mysignal．c

文件內(nèi)容如下：

可以看到，應(yīng)用程序主要做了兩件事情：

（1）首先通過函數(shù) sigaction（） 向操作系統(tǒng)注冊了信號 SIGUSR1 和 SIGUSR2，它倆的信號處理函數(shù)是同一個：signal＿h(yuǎn)andler（）。

除了 sigaction 函數(shù)，應(yīng)用程序還可以使用 signal 函數(shù)來注冊信號處理函數(shù)；

（2）然后通過 ioctl（fd， 100， ＆pid）； 向驅(qū)動程序設(shè)置自己的 PID。

編譯應(yīng)用程序：

＄ gcc mysignal．c －o mysignal

執(zhí)行應(yīng)用程序：

＄ sudo ．／mysignal

根據(jù)剛才驅(qū)動程序的代碼，當(dāng)驅(qū)動程序接收到設(shè)置PID的命令之后，會立刻發(fā)送兩個信號：

先來看一下 dmesg 中驅(qū)動程序的打印信息：

可以看到：驅(qū)動把這兩個信號（10 和 12），發(fā)送給了應(yīng)用程序（PID＝6259）。

應(yīng)用程序的輸出信息如下：

可以看到：應(yīng)用程序接收到信號 10 和 12，并且正確打印出信號中攜帶的一些信息！