Linux高阶——1103—修改屏蔽字信号到达及处理流程时序竞态问题
目录
1、练习：修改屏蔽字，实现人为阻塞信号
1、定义两个信号集类型set和oset
2、将信号集初始化
3、设置set集合中的signo对应的位置
4、判断某一位的位码是0还是1
5、替换
总代码
2、信号失效的方法
3、高级信号
4、查看未决信号集
总代码
5、信号到达进程及处理流程
可能引起的问题
1、全局变量异步IO
2、可重入和不可重入函数
6、信号引发的时序竞态问题
问题描述
使用定时器模拟竞态问题
解决方法
总代码
1、练习：修改屏蔽字，实现人为阻塞信号
1、定义两个信号集类型set和oset
sigset_t set,oset;2、将信号集初始化
将所有位码初始化为0
sigemptyset(&set);将所有位码初始化为1
sigfillset(&set);3、设置set集合中的signo对应的位置
signo对应的位设置为1
sigaddset(&set,signo);signo对应的位设置为0
sigdelset(&set,signo);4、判断某一位的位码是0还是1
传入信号集地址和信号编号，返回值为位码(0或1)
1/0=sigismember(&set,signo);5、替换
使用set覆盖进程原有的屏蔽字，并传出旧的到oset中
第一个参数——替换方式（SIG_SEMASK为直接替换）
第二个参数——新的信号集
第三个参数——原有的传出的信号集
sigprocmask(SIG_SEMASK,&set,&oset);总代码
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>int main()
{sigset_t set,oset;sigemptyset(&set);sigaddset(&set,SIGQUIT);sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);while(1)sleep(1);
}
2、信号失效的方法
| 行为修改->忽略 | 行为修改->捕捉 | 行为修改->屏蔽 |
| 已递达，但是没有执行动作 | 已递达，但是执行自定义代码 | 未递达，延迟处理 |
3、高级信号
| SIGKILL(9) | SIGTOP(19) |
| 9号，只要发出必然杀死进程 | 19号，只要发出必然挂起进程 |
系统触发信号相比于用户发送信号，权限更高，用户不能屏蔽系统发出的直接杀死进程的高级信号
如果普通进程杀死高级别的其他用户进程，会因为权限不足失败，比如普通用户不能杀死root用户的进程
4、查看未决信号集
查看进程的信号屏蔽情况，要查看未决信号集
使用sigpend函数，获取进程的未决信号集
sigpend(&pset);总代码
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>void cat_pset(sigset_t pset)
{int i;for(i=1;i<32;i++){ if((sigismember(&pset,i)))putchar('1');elseputchar('0');} putchar('\n');
}int main()
{sigset_t set,oset;sigemptyset(&set);sigaddset(&set,SIGINT);sigaddset(&set,SIGQUIT);sigaddset(&set,SIGSEGV);sigaddset(&set,SIGBUS);sigaddset(&set,SIGFPE);sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);sigset_t pset;while(1){ sigpending(&pset);cat_pset(pset);sleep(1);}
}
5、信号到达进程及处理流程
1、程序一般运行在用户层，只有调用函数才会到内核层
2、系统发信号是发给PCB的，PCB在内核层
主函数和捕捉函数都存在于用户层
3、想要处理信号，必须满足两个条件，第一个条件：上切到内核层
上切的情况：系统调用（触发上切）、软件中断（时间片耗尽）、进程异常
因此需要：进程执行系统函数，触发切换
4、完成调用，处置中断，处置异常
系统到内核层，不能直接先处理信号，需要先处理上切的原因，如中断异常等，完成后才能处理信号
5、完成任务后，在返回用户空间前，检测是否有未处理信号，如果有，再处理
6、此信号绑定了捕捉函数，但捕捉函数在用户层
7、再次切换到用户层会浪费资源
因此，内核保持高权限，执行用户层捕捉函数
8、函数执行完毕，返回调用位置
9、main函数从中断的位置继续执行
当切换到内核层时，main就中断了，此时继续执行
一般情况下，带有信号捕捉的进程，永远是main函数先执行，但是执行过程触发信号，永远是捕捉函数先一步执行完毕
可能引起的问题
1、全局变量异步IO
进程中使用信号捕捉技术一定要避免：捕捉函数中使用共享资源，全局变量等......
2、可重入和不可重入函数
insert()函数一般被称为不可重入函数，这些函数中使用了全局或静态资源，会造成隐患
函数中不包含全局变量和静态资源的使用，并且不访问共享资源，只使用临时或局部变量，这种函数是安全的，称为可重入资源
6、信号引发的时序竞态问题
问题描述
使用定时器模拟竞态问题
sleep函数分为两个步骤，定时器alarm和pause挂起进程
alarm定时器定时结束后，会发出SIGALRM信号杀死进程
pause函数只要察觉到任意信号，且那个信号必须有处理动作，pause函数就能立即被唤醒
因此有可能定时没结束，其他信号过来了，pause函数也会被唤醒
只能使用捕捉方式，屏蔽未递达，忽略没有处理动作
设置定时器和接收返回值
unsigned int reval;
reval=alarm(seconds);
return reval;设置信号捕捉
void sig_do(int n){}设置新信号结构体
struct sigaction act,oact;
act.sa_handler =sig_do;
act.sa_flags=0;
sigemptyset(&act.sa_mask);替换行为
sigaction(SIGALRM,&act,&oact);如果在reval=alarm(seconds);后马上调用pause函数，不会有问题，程序正常执行
但是如果加sleep(2)，程序不能正常执行
因为alarm定时1秒时，信号已经触发了，此时不会处理信号
sleep是系统函数，会触发系统调用，到内核层，在内核层处理信号后，再去调用pause时，因为信号被处理掉了，因此pause函数不会运行，会被挂起
因此是sleep函数提前处理了SIGALRM函数，导致pause函数因为SIGALRM信号丢失，无法唤醒
解决方法
原子概念：sigsuspend(sigset_t* set);——执行立即挂起，察觉信号唤醒，接触屏蔽字
唤醒时，解除一次屏蔽
设置屏蔽
sigset_t set,oset;
sigemptyset(&set);
sigaddset(&set,SIGALRM);
sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);唤醒的时候同时解除，临时解除，将1变为0，然后还原
sigsuspend(&act.sa_mask);总代码
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>void sig_do(int n){}unsigned int mysleep(unsigned int seconds)
{unsigned int reval;struct sigaction act,oact;act.sa_handler =sig_do;act.sa_flags=0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGALRM,&act,&oact);sigset_t set,oset;sigemptyset(&set);sigaddset(&set,SIGALRM);sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);reval=alarm(seconds);sleep(1);sigsuspend(&act.sa_mask);return reval;
}int main()
{while(1){ mysleep(1);printf("sleep two seconds\n");} return 0;
}