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

3、高级信号

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');
        else
            putchar('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;
}