linux多线程时序问题,Linux时序竞态问题(sleep函数的实现)

时序竞态是指同样的程序，多次调用运行的结果不同，这是由于争夺系统资源所造成的。比如说我们要使用alarm和pause函数来实现一个sleep的功能，那么由于alarm函数的实现过程并不是一个原子操作，那么随时可能被中断。比如说alarm了1秒，在这个过程中，进程失去了CPU，然后当该进程再次获得CPU的时候可能这个时间已经大于1秒了，那么对于alarm来说就已经发出了SIGALRM信号。此时往下继续调用pause函数的话，它会一直都收不到alarm发来的信号，所以导致进程的永久挂起。

为了解决这个问题，引用了sigsuspend函数。sigsuspend用于在接收到某个信号之前，临时用mask替换进程的信号掩码，并暂停进程执行，直到收到信号为止。也就是说，进程执行到sigsuspend时，sigsuspend并不会立刻返回，进程处于TASK_INTERRUPTIBLE状态并立刻放弃CPU，等待UNBLOCK(mask之外的)信号的唤醒。进程在接收到UNBLOCK(mask之外)信号后，调用处理函数，然后还原信号集，sigsuspend返回，进程恢复执行。下面通过使用alarm和sigsuspend函数来实现sleep函数，代码中有详细的注释来解释说明：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

void sig_alarm(int num){ // 空函数仅用来捕捉信号

}

unsigned int mysleep(unsigned int n_seconds){

struct sigaction n_sig, o_sig; // 一个用来设定，一个用来备份

sigset_t nsigmask, osigmask, tmpsigmask; // 用来设定，备份，替换

/*初始化*/

n_sig.sa_handler = sig_alarm; // 设定信号的捕捉动作

n_sig.sa_flags = 0;

sigemptyset(&n_sig.sa_mask);

sigaction(SIGALRM, &n_sig, &o_sig); // 设定SIGALRM的处理行为

/*对SIGALRM信号设置阻塞，防止在挂起前出现递达态*/

sigemptyset(&nsigmask);

sigaddset(&nsigmask, SIGALRM);

sigprocmask(SIG_BLOCK, &nsigmask, &osigmask); // 设置新mask，备份旧mask

alarm(n_seconds); // 设置n秒的闹钟

/*对原有的mask取消SIGALRM的阻塞*/

tmpsigmask = osigmask;

sigdelset(&tmpsigmask, SIGALRM);

sigsuspend(&tmpsigmask); // 挂起等待没有被阻塞的信号

sigprocmask(SIG_SETMASK, &osigmask, NULL); // 还原mask

sigaction(SIGALRM, &o_sig, NULL); // 还原处理行为

unsigned int unsletp = alarm(0); // 获取剩余的睡眠时间

/*因为如果没有睡眠够n_seconds就收到了一个唤醒信号，那么再次调用alarm会返回剩余的时间*/

return unsletp;

}

int main(void)

{

int ans = mysleep(5);

printf("%d\n", ans);

return 0;

}

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