Linux-MySleep函数实现与竟态条件

（一） 函数实现的整体框架

• 1>需要用到的函数接口
• 2>实现的整体过程思路
• 3>程序运行遇到可能情况的分析
• 4>优化结果与解决方案

（二）三个主要的函数接口

根据系统内部的sleep函数为基础，通过了解其运行过程，可以使用alarm（）函数，pause（）函数以及sigaction（）函数进行实现。

函数参数及返回值

Markdown　Extra　表格语法：

函数名称 参数 返回值 alarm（） unsigned int seconds 返回0或信号响应后剩余时间 pause（） void 只有出错返回值 sigaction（） （int signo,const struct sigaction *restrict act,struct sigaction *restrict oact) 这里不做研究

sigaction结构体

struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (sa_sigaction)(int, siginfo_t , void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
}
信号处理函数可以采用void (sa_handler)(int)或void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t , void )。到底采用哪个要看sa_flags中是否设置了SA_SIGINFO位，如果设置了就采用void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t , void *)，此时可以向处理函数发送附加信息；默认情况下采用void (*sa_handler)(int)，此时只能向处理函数发送信号的数值。
sa_handler此参数和signal()的参数handler相同，代表新的信号处理函数，其他意义请参考signal()。
sa_mask 用来设置在处理该信号时暂时将sa_mask 指定的信号集搁置。
sa_restorer 此参数没有使用。
sa_flags 用来设置信号处理的其他相关操作，下列的数值可用。
sa_flags还可以设置其他标志：
SA_RESETHAND：当调用信号处理函数时，将信号的处理函数重置为缺省值SIG_DFL
SA_RESTART：如果信号中断了进程的某个系统调用，则系统自动启动该系统调用
SA_NODEFER ：一般情况下， 当信号处理函数运行时，内核将阻塞该给定信号。但是如果设置了 SA_NODEFER标记， 那么在该信号处理函数运行时，内核将不会阻塞该信号

mysleep实现代码

#include<stdio.h>#include<signal.h>void myhandler(int sig){}int mysleep(int timeout){    struct sigaction act,oact;    act.sa_handler = myhandler;    sigemptyset(&act.sa_mask);    act.sa_flags = 0;    sigaction(SIGALRM,&act,&oact);    alarm(timeout);    pause();    int ret = alarm(0);    sigaction(SIGALRM,&oact,NULL);    return ret;   }int main(){    while(1)    {        printf("mysleep start...\n");        mysleep(3);        printf("mysleep success\n");    }    return 0;   }

执行过程

1)main函数调用mysleep函数。mysleep函数调用sigaction注册了SIGALRM信号的处理函数myhandler。这里的myhandler函数并没有做什么工作，但不能少，因为SIGALRM信号的默认处理是终止进程。
2)调用alarm(timeout)设定闹钟。
3)调用pause等待,内核切换到别的进程运行。
4)timeout秒之后,闹钟超时,内核发SIGALRM给这个进程。
5)从内核态返回这个进程的用户态之前处理未决信号,发现有SIGALRM信号,其处理函数是myhandler。
6)于是切换到用户态执行myhandler函数,进入myhandler函数时SIGALRM信号被自动屏蔽, 从myhandler函数返回时SIGALRM信号自动解除屏蔽。然后自动执行系统调用sigreturn再次进入内核,再返回用户态继续执行进程的主控制流程，即为main函数调用mysleep函数处。
7) pause函数返回-1,然后调用alarm(0)取消闹钟,调用sigaction恢复SIGALRM信号以前的处理动作。

竟态条件

竞态条件（race condition），从多进程间通信的角度来讲，是指两个或多个进程对共享的数据进行读或写的操作时，最终的结果取决于这些进程的执行顺序。

pause（）函数与sigsuspend（）函数的区别

sigsuspend函数是pause函数的增强版。当sigsuspend函数的参数信号集为空信号集时，sigsuspend函数是和pause函数是一样的，可以接受任何信号的中断。但是，sigsuspend函数可以屏蔽信号，接受指定的信号中断。
sigsuspend函数=pause函数+指定屏蔽信号
注：信号中断的是sigsuspend和pause函数，不是程序代码。
sigsuspend是否影响sigprocmask屏蔽的信号呢?
影响！sigsuspend使原来的屏蔽信号全部失效，当sigsuspend返回,恢复原来的屏蔽信号。

注意：在sigsuspend函数调用时，会使进程挂起（进入睡眠状态）等待信号的中断，如果没有信号发生，进程会一直挂起，当有信号发生时，但该信号不是sigsuspend函数的信号集中所设置的屏蔽的信号时，sigsuspend会处理该信号，当该信号处理完成后，sigsuspend函数才返回，并执行接下来的代码。

mysleep将pause（）函数替换为sigsupend（）

#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <stdio.h>void myhandler(int sig){}int mysleep(int timeout){    struct sigaction act, oact;     sigset_t newmask, oldmask, suspmask;    act.sa_handler = myhandler;    sigemptyset(&act.sa_mask);    act.sa_flags = 0;    sigaction(SIGALRM, &act, &oact);    sigemptyset(&newmask);    sigaddset(&newmask, SIGALRM);//添加SIGALRM信号    sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask); //添加SIGALRM信号屏蔽字    alarm(timeout);    suspmask = oldmask;    sigdelset(&suspmask, SIGALRM);//删除SIGALRM信号    sigsuspend(&suspmask); //解除对SIGALRM信号的屏蔽同时挂起等待    int ret = alarm(0);    sigaction(SIGALRM, &oact, NULL);     sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL); //对信号屏蔽字复位    return  ret;    }int main(void){    while(1)    {        printf("mysleep start\n");        mysleep(3);        printf("mysleep success\n");    }    return 0;}

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