mysleep的实现

用信号机制实现sleep，我们称之为mysleep（）

在代码实现mysleep（）之前，先来了解一下如下几个函数：

  #include <unistd.h>  unsigned int alarm(unsigned int seconds);//设定闹钟，终止进程

  alarm函数可以设定一个闹钟，也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号，该信号的默认处理动作是终止当前进程。这个函数的返回值是0（意味着闹钟准时响了）或者是以前设定的闹钟时间还余下的秒数（可能由于某些原因，闹钟提前响了）。打个比方,某人要小睡一觉，设定闹钟为30分钟之后响,20分钟后被人吵醒了，还想多睡一会儿，于是重新设定闹钟为15分钟之后响，“以前设定的闹钟时间还余下的时间”就是10分钟。如果seconds值为0，表示取消以前设定的闹钟，函数的返回值仍是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。如果余下的秒数为0，就是说操作系统在senconds秒之后准时的给当前进程发送了SIGALRM信号。如果余下的秒数大于0，说明操作系统由于某些原因在没有到senconds秒的时候给当前进程发送了SIGALRM信号，而返回值就是离senconds秒还差多少秒。

  #include <signal.h>  int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, structsigaction *oact);

  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。act 和 oac t指向 sigaction 结构体。
  将 sa_handler 赋值为常数 SIG_IGN 传给 sigaction 表示忽略信号，赋值为常数 SIG_DFL 表示执行系统默认动作，赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号，或者说向内核注册了一个信号处理函数，该函数返回值为 void，可以带一个 int 参数，通过参数可以得知当前信号的编号，这样就可以用同一个函数处理多种信号。
  接下来，解释一下结构体中的 sa_mask 是什么意思。当某个信号的处理函数被调用时，内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字，当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字，这样就保证了在处理某个信号时，如果这种信号再次产生，那么，它会被阻塞到当前处理结束为止。如果在调用信号处理函数时，除了当前信号被自动屏蔽之外，还希望自动屏蔽另外一些信号,则用 sa_mask 字段说明这些需要额外屏蔽的信号，当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字。
  sa_flags 字段包含一些选项,本章的代码都把 sa_flags 设为0，sa_sigaction 是实时信号的处理函数，在这里不详细介绍这个字段了

 #include <unistd.h> int pause(void);

  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。

#include<stdio.h>  #include<signal.h>  #include<unistd.h>  void  myhandler(int sig)  //自定义SIGALRM信号的处理函数myheadler {}  int mysleep(int timeout)  {      struct sigaction act,oact;      act.sa_handler = myhandler;      sigemptyset(&act.sa_mask);      act.sa_flags = 0;      sigaction(SIGALRM,&act,NULL);      alarm(timeout);  //设定闹钟    pause();  //等待     int ret = alarm(0);  //取消闹钟    sigaction(SIGALRM,&oact,NULL); //恢复SIGALRM信号以前的处理动作     return ret;  }  int main()  {      while(1)    {        printf("using mysleep!\n");        mysleep(3);    }           return 0;  }  

竞态条件

  这个程序存在很大的一个bug，设想一下这样的时序：注册SIGALRM信号的处理函数，调用alarm(nsecs)设定闹钟，内核调度优先级更高的进程取代当前进程执行，并且优先级更高的进程有很多个,每个都要执行很长时间 nsecs秒钟之后闹钟超时了,内核发送SIGALRM信号给这个进程，处于未决状态。优先级更高的进程执行完了，内核要调度回这个进程执行。SIGALRM信号递达，执行处理函 数sig_alrm之后再次进入内核。返回这个进程的主控制流程，alarm(nsecs)返回,调用pause()挂起等待，可是SIGALRM信号已经处理完了，那么这个进程就会一直挂起等待了。
  出现这个问题的根本原因是系统运行的时序(Timing)并不像我们写程序时所设想的那样。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高优先级的进程)，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

解决方法：

1. 屏蔽SIGALRM信号
2. alarm(nsecs)
3. 解除对SIGALRM信号的屏蔽
4. pause()
  但是在3和4之间也有一段时间，不保证这段时间信号不会被递达。如果3和4是同时执行的，是一个原子操作。这里就用到下面这个函数sigsuspend（）；将解除信号屏蔽与pause（）；结合为一步，并且时原子操作，避免竞态条件的发生。

  #include <signal.h>  int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);

  和pause一样，sigsuspend没有成功返回值，只有执行了一个信号处理函数之后sigsuspend才返回，返回值为-1，errno设置为EINTR。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。

#include<stdio.h>  #include<signal.h>  #include<unistd.h>  void handler(int sig)  {}  int mysleep(int timeout)  {      struct sigaction act,oact;      sigset_t newmask,oldmask,suspmask;      act.sa_handler = handler;      sigemptyset(&act.sa_mask);      act.sa_flags = 0;      sigaction(SIGALRM,&act,&oact);      sigemptyset(&newmask);      sigaddset(&newmask,SIGALRM);      sigprocmask(SIG_BLOCK,&newmask,&oldmask);      alarm(timeout);      suspmask = oldmask;      sigdelset(&suspmask,SIGALRM);      sigsuspend(&suspmask);      int ret = alarm(0);      sigaction(SIGALRM,&oact,NULL);      sigprocmask(SIG_SETMASK,&oldmask,NULL);      return ret;  }  int main()  {      while(1)    {        printf("using mysleep!\n");        mysleep(3);    }    return 0;  }