Linux：信号（下）

    在Linux：信号上博文中我们写了一个mysleep，但是实际上这个函数在多线程环境下是会出现错误的，也就是我们这个mysleep函数并不是可重入函数，

现在重新审视“mysleep”程序,设想这样的时序:

1. 注册SIGALRM信号的处理函数。

2. 调用alarm(nsecs)设定闹钟。

3. 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

4. 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。

5. 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。

6. 返回这个进程的主控制流程,alarm(nsecs)返回,调用pause()挂起等待。

7. 可是SIGALRM信号已经处理完了,还等待什么呢?

    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。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。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(RaceCondition)。

其实就是在操作系统中的进程执行序列的优先级抢占。或者是进程中的当前执行时间片完成以后进行的进程中断。

    如何解决上述问题呢?读者可能会想到,在调用pause之前屏蔽SIGALRM信号使它不能提前递达就可以了。看看以下方法可行吗?

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。要消除这个间隙, 我们把解除屏蔽移到pause后面可以吗?

1. 屏蔽SIGALRM信号;

2. alarm(nsecs);

3. pause();

4. 解除对SIGALRM信号的屏蔽;

    这样更不行了,还没有解除屏蔽就调用pause,pause根本不可能等到SIGALRM信号。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而不是pause。

#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。

下面来看一下修改以后的mySleep：

#include<stdio.h>#include<signal.h>void handle(int sig){     printf("i get a sig %d\n", sig);}int sleep(int time){    struct sigaction oldact,newact;    sigset_t newmask,oldmask,suspmask;    newact.sa_handler=handle;    newact.sa_flags=0;    sigemptyset(&newact.sa_mask);    sigaction(SIGALRM,&newact,&oldact);//注册SIGALRM的信号处理函数    sigemptyset(&newmask);    sigaddset(&newmask,SIGALRM);    sigprocmask(SIG_BLOCK,&newmask,&oldmask);//屏蔽SIGALRM信号;    alarm(time);    suspmask=oldmask;    sigdelset(&suspmask,SIGALRM);//解除suspmask中SIGALRM信号的屏蔽；    sigsuspend(&suspmask);//用suspmask去替换PCB中的block表，从而解除对SIGALRM信号的阻塞    int ret=alarm(0);    sigaction(SIGALRM,&oldact,NULL);    sigprocmask(SIG_SETMASK,&oldmask,NULL);//恢复之前的系统默认处理信号方式    return ret;}int main(){    while(1)    {        printf("I am sleep\n");        sleep(5);    }    return 0;}

下面我们来着重讲解一个信号SIGCHLD:

    SIGCHLD就是子进程结束时对父进程的返回信号，但是对于这个信号，系统的默认动作是忽略。

在之前的进程中，父子进程都是使用waitpid，wait函数对僵尸进程进行清理，父进程以阻塞/非阻塞方式对子进程进行结束等待清理，但是这样的话会加大父进程的执行压力。

    所以我们利用子进程结束时传递的SIGCHLD信号来通知父进程，这样会提高父子进程之间的运行效率，传递SIGCHLD后进行对子进程的清理：

代码：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<signal.h>#include<unistd.h>void my_sigchld(int sig){    int status=0;    pid_t ret;     while((ret=waitpid(-1,&status,0))>0)    {        printf("sig: %d,code: %d\n",status&0xff,(status>>8)&0xff);    }}int main(){    pid_t tid=fork();    if(tid<0)    {        perror("fork");        exit(1);    }    else if(tid==0)    {         sleep(10);//保证父进程已注册完信号处理函数，父，子进程谁先运行不确定         printf("child is quit!\n");         exit(1);    }    else    {         signal(SIGCHLD,my_sigchld);         while(1);    }    return 0;}

注意一点:在my_sigchld中，注意到while循环来对waitpid进行等待，保证在多进程环境中对于子进程的清理，若是if而不是while的话，因为SIGCHLD信号无法的多次收取,未决存在中只能够证明有与无，所以对于父进程来说。我们需要不断的waitpid进行循环等待，知道等待失败为止。

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