4、信号并发（李慧琴课程笔记）

4、信号并发（李慧琴课程笔记）

4.1信号

异步事件的处理：查询法，通知法

信号的是软件中断，信号的响应依赖于中断。

4.1.1 signal函数

一般用下面这种形式

void (*signal(int signum, void (*func)(int)))(int);
/*signal返回值是在给一个信号定义新的行为时，顺便来保存旧的行为。*/

static void int_handler(int s)
{
    write(1, "!", 1);
}
int main()
{
    int i;
    //signal(SIGINT,SIG_IGN);/*忽略掉SIGINT这个中断信号，其实也就是ctl+c*/
    signal(SIGINT,int_handler);/*在程序没结束的时候，信号来了才会去执行int_handler函数里面的内容，信号会打断阻塞的系统调用*/
    for(i=0; i < 10; i++)
    {
        write(1, "*", 1);
        sleep(1);/*一秒钟打印一次*号*/
    }
}

补充：信号不可靠

信号会打断阻塞的系统调用。

当阻塞等待打开或者完成一个设备的过程中，有可能会被signal handler打断，就会报错。

如下图所示，if(errno!=EINTR)会判断是真错还是假错，假错可能就是被信号打断了，那么重新执行一次OPEN函数。

4.1.2 可重入函数

**概念：**第一次调用还未结束，第二次调用已经开始，而且不会出错

所有的系统调用都是可重入的，一部分库函数也是可重入的，比如说memcpy。

还有就是rand和rand_r函数，rand_r函数就是可重入的，但是rand不行。

在看函数手册过程中，如果函数有_r的选项，那么原函数一定不可重入。

4.1.3 信号的相应过程

信号从收到到响应有一个不可避免的延迟。是因为有中断把我当前执行过程打断，我内核态往用户态走的时候才能响应这个信号

思考：1.如何忽略掉一个信号？

内核中有一个全为1的mask列表和一个全为0的pending列表，当当前进程被信号打断时，相应的pending位会被置1，这时候与上mask就知道是哪个中断类型，然后mask和pending位置0，从而进入内核态。这时候不是发生了中断么，那么肯定会保存当前进程的执行代码的地址，在执行中断完毕后回到这个位置，于此同时我们还要执行信号处理函数，因此这个地址会被替换为信号处理函数的地址，然后回到用户态，在执行完以后再替换回最开始的地址回到用户态继续执行，同时mask和pending位也要回复到原来的状态。

我们不能阻止信号的到来，但是可以决定信号是否被响应，也可以决定什么时候被响应。比如signal函数有一个选项ignore，就可以将mask永远置0，则永远匹配不了这个pending信号。

2.标准信号为什么要丢失？

是用位图来保存的，因此来了一万个可能也就一共置1次1。

3.信号是从kernel态回到user态的路上响应的。

4.标准信号的相应没有严格的顺序：

在有中断优先级的情况下还是有顺序的，但是如果是平级的话就没有严格的顺序了。

4.1.4 常用函数（kill、raise、pause）

sleep函数尽量不要使用，在有的环境下sleep是由alarm和pause封装的，而我们的一般是nanosleep封装的，所以考虑到移植一般不用sleep函数，因为如果是用alarm和pause封装的，那么alarm时间有可能会不准确，可能会出现另外一个alarm函数替换掉时间

alarm函数以秒为单位将SIGALRM信号传递给调用进程，SIGALRM的默认机制是杀死当前进程

Linux使用单一计时器，构造一组函数，实现任意数量的计时器_仅使用一个定时器,构造一组函数-优快云博客-----------------alarm相关

令牌桶实现-优快云博客----------------------------------alarm和signal相关

signal返回值是在给一个信号定义新的行为时，顺便来保存旧的行为。

1、int kill(pid_t pid, int sig);/*pid>0，给指定进程发送信号；给进程发送信号,pid为0，则给本组所有进程发送信号；pid为-1则给所有进程发一次信号除了一号初始进程；如果pid<-1则发送给进程组为-pid（也就是绝对值）的所有进程信号。sig为0则用于检查进程或者进程组是否存在，若返回值为0则存在，返回值为-1则需要判断错误类型，若为EINVAL，指定了一个无效信号，若为EPERM则为这个进程存在但不允许被发送信号，ESRCH则为这个信号不存在*/

2、raise(int sig);/*给当前进程或者线程发送信号，相当于kill(getpid(), sig);；在多线程情况下相当于pthread_kill(pthread_self(),sig);*/

3、alarm(unsigned int seconds);/*alram无法实现多函数的计时器，比如说我alarm(10)然后紧跟一个alarm(1)只会计数一秒然后退出程序，*/

4、pause();/*等待一个信号打断他，类似于阻塞*/
pause()函数：调用该函数（系统调用）的进程将处于阻塞状态（主动放弃cpu），直到有信号递达将其唤醒。
/*比如说*/
int main()
{
    alarm(10);
    alarm(1);
    alarm(5);
    
    while(1)
        pause();
}
/*时间函数time与信号alarm的区别在与alarm更加精确，尤其是在变量优化之后，volatile优化要判断的变量*/
/*在alarm与signal信号之间一定要有顺序要求，即设置时钟信号的行为一定会在发出第一个alarm信号之前*/
/*必须如下所示
signal(SIGALRM,alarm_handler);
alarm(5);
*/

5、setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);
/*
which有三个选项：1、ITIMER_REAL--------实时时间
			   2、ITIMER_VIRTUAL------虚拟时间，仅在进程进行时递减，然后到期时返回SIGVTALRM
			   3、ITIMER_PROF-------通常用于应用程序在用户和内核空间中花费的时间
setitimer可以实现周期时钟(因为itimerval结构体)

new_value：参数是一个指向itimerval结构的指针，用于设置新的定时器值；
old_value：参数则是一个指向itimerval结构的指针，用于获取旧的定时器值；

当it_value使用完以后，it_interval会自动填充到it_value，因此可以构成周期性时钟
struct itimerval{
	struct	timeval it_interval; -----next value
	struct	timeval it_value;	------current value
}

	struct timeval{
		long tv_sec;------seconds
		long tv_usec;------microseconds
	}


*/

6、abort();
/*调用abort函数会异常的终止进程，并且，会刷新缓冲区，因为abort函数内部调用了fflush(NULL),刷新缓冲区不代表调用了fclose。*/

7、system();
/*在有信号参与的程序当中，要阻塞住一个信号，然后要忽略掉SIGINT、SIGQUIT两个信号*/

8、sleep();
/*	尽量不要使用
	可以用nanosleep来替代
	可以用usleep来替代
*/

4.1.5 信号集

#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);

int sigfillset(sigset_t *set);

int sigaddset(sigset_t *set, int signum);

int sigdelset(sigset_t *set, int signum);

int sigismember(const sigset_t *set, int signum);

4.1.6 信号屏蔽字

信号中，以下两个函数不能轻易的从信号中跳出去

#include <setjmp.h>
int setjmp(jmp_buf env);/*有歧义，因此不能轻易跳出去*/
int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savesigs);/*savesigs为真保存掩码集，为假不保存掩码集，同样不能轻易跳出*/

1、sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
/*
how---三种方式：1、SIG_BLOCK 阻塞，相当于屏蔽这个信号
			  2、SIG_UNBLOCK 非阻塞，解除对这个信号的屏蔽
			  3、SIG_SETMASK 如果这项被选定 则是恢复set的内容并且保存恢复之前oldset的信号情况
			  	例子：sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oldset);
			  		 sigprocmask(SIG_SETMASK,&oldset,NULL);

例子：一开始设置为SIG_BLOCK 之后连续发送很多次信号过来，在SIG_UNBLOCK之后，该信号只会响应一次

set------针对信号集的所有信号，比如我set放入三个信号，然后选择how里面三种方式中的一种

oldset------保留对mask执行动作之前mask的状态，有的情况需要用到oldset这个变量来保存之前的状态，在一系列操作以后返回之前的这个状态

*/

2、int sigpending(sigset_t *set);
/*
涉及到pending集的处理
*/

4.1.7 扩展

#include <signal.h>
int sigsuspend(const sigset_t *mask);/*
			 sigsuspend的整个操作都是原子的，也就不允许被打断的。sigsuspend的整个原子操作过程为：

              (1) 设置新的mask阻塞当前进程；

              (2) 收到信号，恢复原先mask；

              (3) 调用该进程设置的信号处理函数；

              (4) 待信号处理函数返回后，sigsuspend返回。
              类似于原子化的pause()函数
              						*/

#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
    /*
    struct sigaction{
    	void (*sa_handler)(int);				左侧两个void函数选其一用
    	void (*sa_sigaction)(int ,siginfo_t *, void *);  较为重要，参数int可以是多个信号集合，第二个参数可以决定响应的信号源，具体可以查看man手册，其中si_code用的比较多
    	sigset_t sa_mask;
    	int sa_flags;
    	void (*sa_restorer)(void);
    };
    sa_handler此参数和signal()的参数handler相同，代表新的信号处理函数
    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_flags 用来设置信号处理的其他相关操作，下列的数值可用。 
    如果sa_flags为SA_SIGINFO则表示三参的信号处理函数。
    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
    
    */

4.1.8 实时信号

实时信号不会像标准信号一样丢失。