Linux（十一）：模拟实现sleep、竞态条件

sleep函数：程序挂起一段时间后继续执行

需要以下接口：

1. sigaction

sigaction函数可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作。调用成功则返回0,出错则返回- 1。 signo是指定信号的编号。若act指针非空,则根据act修改该信号的处理动作。若oact指针非 空,则通过oact传出该信号原来的处理动作。

2.alarm

alarm也称为闹钟函数，它可以在进程中设置一个定时器，当定时器指定的时间到时，它向进程发送SIGALRM信号。可以设置忽略或者不捕获此信号，如果采用默认方式其动作是终止调用该alarm函数的进程。所以这里需要对alarm函数进行自定义处理

3.pause

pause函数使调用进程挂起直到有信号递达。如果信号的处理动作是终止进程,则进程终止,pause函数没有机会返回;如果信号的处理动作是忽略,则进程继续处于挂起状态,pause不返回;如果信号的处理动作是捕捉,则调用了信号处理函数之后pause返回-1,errno设置为EINTR, 所以pause只有出错的返回值。错误码EINTR表 示“被信号中断”。

实现代码：

int my_sleep(int time){struct sigaction act,oact;act.sa_handler = handler;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGALRM, &act, &oact);//注册信号处理函数，若未捕捉发送SIGALRM信号终止进程alarm(time);//设置闹钟，time秒后向系统发送SIGALRM信号，pause();//进程挂起int ret = alarm(0);//清空闹钟，返回值为上次闹钟剩余时间sigaction(SIGALRM, &oact, NULL);//恢复默认信号处理动作return ret;}int main(){while(1){unsigned int time = my_sleep(5);//printf("time = %d\n",time);printf("wake up...\n");}return 0;}

竟态条件：
由于异步事件在任何时候都有可能发生(这里的异步事件指出现更优 先级的进程),如果我们写程序时考虑不周密,就可能由于时序问题而导致错误,这叫做竞态条件 

虽然alarm(nsecs)紧接着的下一行就是pause(),但是无法保证pause()一定会在调用alarm(nsecs)之 后的nsecs秒之内被调用。
在调用pause之前屏蔽SIGALRM信号使它不能提前递达就可以了。 
1. 屏蔽SIGALRM信号;
2. alarm(nsecs)；
3. 解除对SIGALRM信号的屏蔽；
4. pause();
从解除信号屏蔽到调用pause之间存在间隙,SIGALRM仍有可能在这个间隙递达。要是“解除信号屏蔽”和“挂起等待信号”这两步能合并成一个原子操作就好了,这正是sigsuspend函数的功 能。 sigsuspend包含了pause的挂起等待功能,同时解决了竞态条件的问题,在对时序要求严格的场合下都应该调用sigsuspend不是pause。
注：调用sigsuspend时,进程的信号屏蔽字由sigmask参数指定,可以通过指定sigmask来临时解除对某 个信号的屏蔽,然后挂起等待,当sigsuspend返回时,进程的信号屏蔽字恢复为原来的值,如果原来对该信号是屏蔽的,从sigsuspend返回后仍然是屏蔽的。

修改后的代码：

void handler(int sig){//do nothing...}int my_sleep(int time){struct sigaction act,oact;act.sa_handler = handler;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGALRM, &act, &oact);//注册信号处理函数，若未捕捉发送SIGALRM信号终止进程sigset_t mask,omask,suspmask;//信号集定义sigemptyset(&mask);sigaddset(&mask, SIGALRM);sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, &omask);//信号加入屏蔽字中alarm(time);//设置闹钟，time秒后向系统发送SIGALRM信号，suspmask = omask;sigdelset(&suspmask, SIGALRM);//保证suspmask中没有屏蔽SIGALRM信号sigsuspend(&suspmask);//pause();//进程挂起int ret = alarm(0);//清空闹钟，返回值为上次闹钟剩余时间sigaction(SIGALRM, &oact, NULL);//恢复默认信号处理动作sigprocmask(SIG_SETMASK, &omask, NULL);//回复系统默认信号和处理return ret;}int main(){while(1){unsigned int time = my_sleep(5);//printf("time = %d\n",time);printf("wake up...\n");}return 0;}