大家好，我是极客范的本期栏目编辑小友，现在为大家讲解概述linux异步信号handle问题。
当我还是linux编程的初学者时，我一直认为异步信号处理是一件神奇的事情。用户程序可以通过使用系统调用(如singal)为某个信号注册一个信号处理函数(handle function)。
程序的二进制代码在内存中有明确的执行流程。为什么程序收到异步信号后“中断”，然后跳转到句柄函数运行？内核怎么能让程序这样跳？暂时修改程序的可执行代码是不可能的？
后来学习了一些内核知识，才意识到原来的进程并不是收到信号就马上“中断”的，而是记录了在进程控制结构(task_struct)中收到了某个信号，然后在进程即将从内核状态返回到用户状态时，进程被“中断”并调用了handle函数。
用户进程何时从内核模式返回用户模式？一般有三种情况：系统调用(用户进程主动进入内核)、中断(用户进程被动进入内核)、调度执行(用户进程从等待执行变为正在执行)。
进程从内核模式返回到用户模式需要一定的时间。但是，这个时间通常很短，至少时钟中断会以较大的频率(例如，每毫秒一次)将用户进程带入内核(当然，只针对正在执行的进程)。
当进程即将从内核模式返回到用户模式时，如果有信号需要处理，就会调用相应的handle函数(当然可能没有注册handle，然后内核默认处理信号)。请注意，该进程仍处于内核模式。内核如何在用户模式下调用句柄函数？
直接打电话可以吗？当然不是。内核代码在高CPU特权级别下运行。如果直接调用句柄函数，句柄函数将在相同的CPU权限下执行。用户可以在手柄功能中做他想做的任何事情。
因此，调用句柄必须首先返回用户模式。但是，返回用户模式后，程序流程不受内核控制。内核真的可以临时改变用户进程的可执行代码吗？
内核的实际实践还是挺聪明的。在一个进程进入内核之后，用户会在它对应的内核堆栈上留下一个返回地址，这样进程就可以返回了。调用内核句柄函数的方式是暂时改变栈上的返回地址，然后按照原来返回用户模式的流程返回。结果一返回，就转到句柄函数。(当然，需要修改的不仅仅是返回地址，还有整个调用栈。)
虽然回邮地址已被临时更改，但用户流程最终将返回到原始回邮地址。那么，原始的返回地址及其调用栈应该保存在哪里呢？进程的内核栈空间有限，还需要处理handle函数中可能出现的系统调用，所以内核把这些信息放在内核栈上是不现实的，只能压到用户栈上。
当句柄函数被执行时，执行流程应该返回内核。同样，由于CPU的特权级别不同，从句柄函数返回内核时，RET指令不能简单地用来返回。需要执行系统调用。
为什么在执行完句柄后回到内核，然后从内核返回到原来的返回地址？直接回原回邮地址非常方便。而且这样做并不难，因为原来的返回地址及其调用栈已经被压到了用户栈上，内核只需要篡改句柄函数的调用栈。
1.回到原来的返回地址不是回到那个地址，而是恢复整个站点(主要是寄存器等。).当然，内核也可以在用户栈上按一些代码来完成这些事情；
2.现在可能要处理的信号不止一个，所以最好让用户进程返回内核，继续处理其他信号。
要返回内核，首先，内核在返回句柄函数之前，在用户堆栈上按下一个返回地址，这样它就可以在从句柄返回时返回到指定的地址。这个指定的地址实际上是在进程的用户栈上，内核在这个地址上放了几个指令(把可执行代码放在栈上)，让进程调用一个叫做sigreturn的系统调用。
返回句柄函数之前的用户堆栈大致如下：
原始数据-“调用sigreturn的指令(将其地址设置为a)”-“原始返回地址及其调用堆栈-“返回地址(值为a)”-句柄的堆栈变量。
sigreturn指令放在内核句柄函数的调用栈上，这是linux2.4中的做法，每次调用用户的句柄函数，都需要将这些指令复制到用户栈中，这不是很好。
">linux2.6有一个叫vsyscallpage的页面，上面包含了内核为用户程序准备的一些指令，其中就包括调用sigreturn指令。这个vsyscall页被映射到每个进程的虚拟地址空间靠近末尾的部分，被所有用户进程共享，对于用户进程是只读的。这样，handle函数的调用栈上就不需要再塞入sigreturn指令了，直接将handle函数的返回地址设为vsyscall页中对应的代码即可。为了让handle执行完以后自动调用sigreturn返回内核，内核做了很多事情。那么可不可以约定好，让用户自己去调用sigreturn呢？
当然，这是可以的。只是为了让信号处理机制成为一套完整的机制，内核并没有这么做。否则用户在handle函数里面忘记调用sigreturn的话，可能莫名其妙地进程就崩溃了。而编译器也很难找出这样的错误。
进程调用sigreturn系统调用重新进入内核后，压在用户栈上的原始返回地址及其调用栈被获取。最终内核又会修改栈，让进程返回用户空间时返回到这个原始返回地址上。