linux 模拟实现my_sleep的两个版本

本文介绍了如何使用C语言实现自定义的sleep函数,通过两种版本的对比,讲解了如何利用信号处理和信号屏蔽技术来提高函数的可重入性。

1.既然要讲sleep,那么大家就有必要了解一下什么是信号

信号:是UNIX进程间通信的一种标准方式。

信号的产生:1.键盘快捷键

      2.异常

      3.操作系统命令和函数

      4.闹钟

信号的数量:64种,1-31是普通信号,34-64是是时时信号

my_sleep版本one(有bug):

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void handler(int sig)
{}


int mysleep(int seconds)
{
	struct sigaction act, oact;
	act.sa_handler = handler;
	sigemptyset(&act.sa_mask);
	act.sa_flags = 0;
	sigaction(SIGALRM, &act, &oact);

	alarm(seconds);
	pause();
	int _time = alarm(0);
	sigaction(SIGALRM, &oact, NULL);
	return _time;
}

int main()
{
	while(1)
	{
		printf("hello bite\n,%d",getpid());
		mysleep(3);
	}
	return 0;
}


my_sleep版本two:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void handler(int sig)
{}


int mysleep(int seconds)
{
	struct sigaction act, oact;
	sigset_t nmask, onmask, unmask;

	act.sa_handler = handler;
	sigemptyset(&act.sa_mask);
	act.sa_flags = 0;
	sigaction(SIGALRM, &act, &oact);

	sigemptyset(&nmask);
	sigaddset(&nmask, SIGALRM);
	sigprocmask(SIG_BLOCK,&nmask, &onmask);

	alarm(seconds);
//	pause();
	unmask = onmask;
	sigdelset(&unmask, SIGALRM);
	sigsuspend(&unmask);
	int _time = alarm(0);
	sigaction(SIGALRM, &oact, NULL);
	return _time;
}

int main()
{
	while(1)
	{
		printf("hello bite\n");
		mysleep(3);
	}
	return 0;
}


第一个sleep版本的bug是它是不可重入的,第二个版本改进了,利用信号屏蔽,将mysleep变成了可重入函数。

### 实现 ARM Linux 应用层队列的方法 在 ARM Linux 环境下实现应用层的队列可以通过多种方式完成,具体取决于需求场景以及性能要求。以下是几种常见的方法及其说明: #### 方法一:基于 POSIX 消息队列 POSIX 提供了一种标准的消息队列接口,可以用于进程间通信 (IPC),也可以作为线程间的同步工具。这种方法简单易用,并且支持优先级消息传递。 创建和操作 POSIX 队列的关键函数包括 `mq_open`、`mq_send` 和 `mq_receive` 等[^1]。下面是一个简单的代码示例展示如何使用 POSIX 消息队列来实现应用层队列的功能。 ```c #include <mqueue.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define QUEUE_NAME "/my_queue" #define MESSAGE "Hello from sender" int main() { mqd_t queue; struct mq_attr attr; // 设置属性 attr.mq_flags = 0; // Flags, usually set to zero. attr.mq_maxmsg = 10; // Maximum number of messages on the queue. attr.mq_msgsize = 256; // Maximum message size. // 创建消息队列 queue = mq_open(QUEUE_NAME, O_CREAT | O_RDWR, 0644, &attr); if (queue == -1) { perror("Failed to create/open queue"); exit(EXIT_FAILURE); } char buffer[256]; unsigned int priority = 1; // 发送消息到队列 if (mq_send(queue, MESSAGE, strlen(MESSAGE), priority) != 0) { perror("Failed to send message"); exit(EXIT_FAILURE); } else { printf("Message sent successfully.\n"); } // 接收消息从队列 memset(buffer, '\0', sizeof(buffer)); if (mq_receive(queue, buffer, sizeof(buffer)-1, NULL) == -1) { perror("Failed to receive message"); exit(EXIT_FAILURE); } else { printf("Received Message: %s\n", buffer); } // 关闭并删除队列 mq_close(queue); mq_unlink(QUEUE_NAME); return EXIT_SUCCESS; } ``` 此代码展示了如何通过 POSIX 消息队列为两个独立的任务提供一种可靠的通信机制。 --- #### 方法二:利用共享内存与信号量 另一种更高效的方式是在多个进程之间共享一块内存区域,并配合信号量进行访问控制。这种方式适合于高吞吐率的应用场合。 以下是一个基本框架,其中使用了 System V 的 IPC 工具集中的共享内存 (`shmget`) 和信号量 (`semop`) 来构建一个环形缓冲区形式的队列。 ```c #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #include <sys/sem.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> // 定义结构体表示队列状态 struct shared_buffer { int data[10]; // 数据存储空间 int head; // 头指针 int tail; // 尾指针 }; union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }; void init_semaphore(int sem_id, int value) { union semun arg; arg.val = value; semctl(sem_id, 0, SETVAL, arg); } int main() { key_t shm_key = ftok("/tmp", 'A'); // 使用文件路径生成键值 key_t sem_key = ftok("/tmp", 'B'); int shmid = shmget(shm_key, sizeof(struct shared_buffer), IPC_CREAT | 0666); void* ptr = shmat(shmid, NULL, 0); struct shared_buffer* buf = (struct shared_buffer*)ptr; int semid = semget(sem_key, 1, IPC_CREAT | 0666); init_semaphore(semid, 0); // 初始化信号量为零 // 生产者逻辑 for (int i=0;i<10;i++) { sleep(1); buf->data[buf->head++] = rand(); sem_post(&semid); // 增加计数器通知消费者有新数据可用 } // 消费者逻辑 while (1){ sem_wait(&semid); // 减少计数器等待生产者写入数据 printf("%d ", buf->data[(--buf->tail)]); } shmdt(ptr); shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); semctl(semid, 0, IPC_RMID); return 0; } ``` 上述程序片段演示了一个典型的生产者-消费者的模型,在多核处理器上运行时尤其有效。 --- #### 方法三:借助 Redis 或其他外部服务 如果希望减少开发复杂度或者需要跨机器分布式的解决方案,则可以选择引入轻量级数据库如 Redis 。Redis 支持列表类型的数据结构,非常适合用来模拟 FIFO (先进先出)队列行为。 安装 Redis 可以按照官方指南执行命令下载源码包编译安装[^3]: ```bash wget https://download.redis.io/releases/redis-7.0.8.tar.gz && tar xzf redis-*.tar.gz && cd redis-* && make ``` 之后可以在应用程序里调用其客户端库发送接收指令管理队列项。例如 Python 脚本如下所示: ```python import redis r = redis.Redis(host='localhost', port=6379) # 添加项目至队尾 for item in range(10): r.rpush('testQueue', f'Item-{item}') # 获取并移除最前边的一项 while True: result = r.lpop('testQueue') if not result: break print(result.decode()) ``` 以上脚本实现了向名为 testQueue 的键关联链表追加元素再逐一弹出的过程。 --- ### 总结 对于 ARM 架构下的 Linux 平台而言,无论是采用本地化的 POSIX 消息队列还是结合远程缓存服务器搭建网络化工作流都各有优劣需视实际业务情况权衡取舍。
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