Linux环境下模拟实现sleep函数

Linux环境下模拟实现sleep函数

1.代1

1.代码中用到的库函数、结构体介绍

SIGALRM 信号： 
时钟定时信号, 计算的是实际的时间或时钟时间， alarm函数使用该信号。
alarm函数：#include <unistd.h>unsigned int alarm(unsigned int seconds);
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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。如果忽略或者不捕获此信号，则其默认动作是终止调用该alarm函数的进程。 
返回值是0或者是以前设定的闹钟时间还余下 的秒数。如果seconds值为0,表示取消以前设定的闹钟,函数的返回值仍然是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。
pause函数： 
#include <unistd.h>
 int pause(void); 
pause函数使调用进程挂起直到有信号递达。pause只有出错的返回值。errno设置为EINTR表示“被信号中断”。 
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；
sigaction函数:#include <signal.h>int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, structsigaction *oact);

sigaction函数：成功返回0，失败返回-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。
sigaction的结构体： 

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。 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。显然,这也是一个回调函数,不是被main函数调用,而是被系统所调用。 
sa_mask：进程的信号屏蔽字。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：sa_flags字段包含一些选项,本文代码把sa_flags设为0。 
sa_sigaction是实时信号的处理函数。

    2.普通版本的mysleep函数

#include 
#include 
#include 
 
 void handler(int sig)
  {}
  int mysleep(int timeout)
 {
     struct sigaction act,oact;
      act.sa_handler=handler;
      act.sa_flags=0;
      sigemptyset(&act.sa_mask);
      sigaction(SIGALRM,&act,&oact);
      alarm(timeout);
      pause();
      int ret=alarm(0);
      sigaction(SIGALRM,&oact,NULL);
      return ret;
  }
 int main()
 {
      while(1)
      {
          printf("using mysleep \n");
          mysleep(3);
      }
  }
程序运行结果：
部分函数解释：
调用alarm(timeout)设定闹钟。 
调用pause等待,内核切换到别的进程运行。 
timeout秒之后,闹钟超时,内核发SIGALRM给这个进程。

              3.避免竞态条件的mysleep

由于时序问题而导致的错误，叫做竞态条件
在普通版本的mysleep程序中，我们设想的时序是
1.注册SIGALRM信号的处理函数
2.调用alarm(n)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.n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，内核要调度回这个进程继续执行。SIGALRM信号递达，执行处理函数后再次进入内核
6.返回这个进程的主控制流程，alarm(n)返回，调用pause()挂起等待

由于系统运行代码时并不会按照我们的思路走，虽然alarm(timeout)紧接着的下一行就是pause(),但是无法保证pause()一定

会在调用alarm(timeout)之后的timeout秒之内被调用。

由于异步事件在任何时候都有可能发生,如果写程序时考虑不周密,就可能由于时序问题而导致错误。

只有将“解除信号屏蔽”和“挂起等待信号”两步合并成一个原子操作，才能避免由于竞态条件带来的错误。

sigsuspend函数正好可以完成这个功能。sigsuspend包含了pause的挂起等待功能，同时解决了竞态条件的问题

   #include 
   #include 
   #include 
   
   void handler(int sig)
   {}
   int mysleep(int timeout)
   {   
       struct sigaction act,oact;
      sigset_t mask,omask,suspmask;
      unsigned int unslept;
      act.sa_handler=handler;
      act.sa_flags=0;
      sigemptyset(&act.sa_mask);
      sigaction(SIGALRM,&act,&oact);
      sigemptyset(&mask);
      sigaddset(&mask,SIGALRM);
      sigprocmask(SIG_BLOCK,&mask,&omask);
      alarm(timeout);
      suspmask=omask;
      sigdelset(&suspmask,SIGALRM);
      sigsuspend(&suspmask);
     int ret=alarm(0);
     sigaction(SIGALRM,&oact,NULL);
      sigprocmask(SIG_SETMASK,&omask,NULL);
      return ret;
  }
  int main()
  {
      while(1)
      {
          printf("using mysleep \n");
          mysleep(3);
      }
  }
         
                                                          1,5           Top

程序运行结果：

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，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