Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

Обязанностью процесса является обработка EINTR и перезапуск системных вызовов в случае необходимости. Хотя это обеспечивает всю функциональность, которая требуется людям, намного сложнее написать код, который обрабатывает сигналы. Всякий раз когда read вызывается на медленном файловом дескрипторе, код должен проверять его возврат на равенство EINTR, и перезапускать вызов, либо он не будет делать то, что ожидается.

Чтобы "упростить" ситуацию, 4.2BSD автоматически перезапускает такие системные вызовы (особенно read и write). Поэтому для большинства операций программы более не должны беспокоиться об EINTR, поскольку выполнение системных вызовов продолжится после того, как процесс обработает сигнал. В последних версиях Unix изменен перечень системных вызовов, которые автоматически перезапускаются, a 4.3BSD позволяет вам выбрать, какие системные вызовы перезапускать. Стандарт обработки сигналов POSIX не указывает, какое поведение должно применяться, но все популярные системы согласны в том, как обрабатывать этот случай. По умолчанию системные вызовы не перезапускаются, но для каждого сигнала процесс может установить флаг, который указывает, что система должна перезапускать системные вызовы, прерванные этим сигналом.

12.2. Программный интерфейс сигналов Linux и POSIX

12.2.1. Посылка сигналов

Посылка сигналов от одного процесса другому обычно осуществляется с помощью системного вызова kill. Этот системный вызов подробно обсуждался в главе 10. Вариантом kill является tkill, который не предназначен для прямого использования в программах.

int tkill(pid_t pid, int signum);

Существуют два отличия между kill и tkill [59] . Первое: pid должен быть положительным числом; tkill не может использоваться для отправки сигналов группам процессов, как это может kill. Другое отличие позволяет обработчикам сигналов определять, применялся ли вызов kill или tkill для генерации сигнала: подробности см. далее в главе.

Функция raise, которая представляет собой способ генерации сигналов, указанный ANSI/ISO, использует системный вызов tkill для генерации сигналов в системах Linux.

59

Имеются и другие отличия между этими вызовами; они касаются многопоточных программ, которые в настоящей книге не рассматриваются.

int raise(int signum);

Функция raise посылает текущему процессу сигнал, указанный в signum [60] .

12.2.2. Использование sigset_t

Большинство функций сигналов POSIX принимают набор сигналов в качестве одного из своих параметров (или части одного из параметров). Тип данных sigset_t служит для представления набора сигналов и определен в <signal.h>. POSIX определяет пять функций для манипулирования наборами сигналов.

60

В действительности она отправляет сигнал текущему потоку текущего процесса.

#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);

int sigemptyset(sigset_t *set);	Делает пустым набор сигналов, на который указывает set (никаких сигналов в set представлено не будет).
int sigfillset(sigset_t *set);	Включает все доступные сигналы в set.
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);	Добавляет сигнал signum в набор set.
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);	Удаляет сигнал signum из набора set.
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);	Возвращает не 0, если сигнал signum содержится в set. В противном случае возвращает 0.

Единственной причиной возврата ошибки любой из этих функций может быть то, что параметр signum будет содержать неправильный номер сигнала. В этом случае возвращается EINVAL. Излишне говорить, что подобное никогда не должно случаться.

12.2.3. Перехват сигналов

Вместо использования функции signal (чья семантика в процессе эволюции стала неправильной) POSIX-программы регистрируют обработчики сигналов с помощью sigaction.

#include <signal.h>

int sigaction(int signum, struct sigaction *act, struct sigaction *oact);

Этот системный вызов устанавливает обработчик сигнала signum, как определено с помощью act. Если oact не равен NULL, он принимает расположение обработчика перед вызовом sigaction. Если act равен NULL, текущая установка обработчика остается неизменной, позволяя программе получить текущее расположение, не изменяя его. sigaction возвращает 0 в случае успеха и ненулевое значение в случае ошибки. Ошибки случаются только если один или несколько параметров, переданных sigaction, не верны.

Обработка сигнала ядром полностью описывается структурой struct sigaction.

#include <signal.h>
struct sigaction {
 __sighandler_t sa_handler;
 sigset_t sa_mask;
 int sa_flags;
};

sa_handler — это указатель на функцию со следующим прототипом:

void handler(int signum);

Здесь signum устанавливается равным номеру сигнала, который является причиной вызова функции, sa_handler может указывать на функцию этого типа либо быть равным SIG_IGN или SIG_DFL.

Программа также специфицирует набор сигналов, которые должны блокироваться во время функционирования обработчика сигнала. Если обработчик предназначен для обработки нескольких различных сигналов (что легко сделать благодаря параметру signum), это средство существенно для предотвращения возникновения условия состязаний. sa_mask — это набор сигналов, включающий все сигналы, которые должны блокироваться при вызове обработчика. Однако доставленный сигнал блокируется независимо от того, что содержит sa_mask — если вы не хотите, чтобы он блокировался, укажите это флагом sa_flags — членом структуры struct sigaction.

Член sa_flags позволяет процессу модифицировать различные поведения сигнала. Он содержит один или более флагов, объединенных битовой операцией "ИЛИ" [61] .

SA_NOCLDSTOP	Обычно SIGCHLD генерируется, когда один из потомков процесса прерван или приостановлен (то есть всякий раз, когда wait4 должен вернуть информацию о состоянии процесса). Если флаг SA_NOCLDSTOP указан для сигнала SIGCHLD, то сигнал генерируется лишь в случае прерывания дочернего процесса; приостановка дочернего процесса не приводит к генерации каких-либо сигналов. SA_NOCLDSTOP не оказывает влияния ни на какой другой сигнал.
SA_NODEFER	Когда вызывается обработчик сигнала, сигнал автоматически не блокируется. Применение этого флага приводит к ненадежным сигналам, и он должен использоваться только для эмуляции ненадежных сигналов в приложениях, зависящих от такого поведения. Это идентично флагу SA_NOMASK в System V.
SA_RESETHAND	Когда присылается сигнал, обработчик сбрасывается в SIG_DFL. Этот флаг позволяет эмулировать функцию ANSI/ISO signal в библиотеке пользовательского пространства. Идентично флагу SA_ONESHOT в System V.
SA_RESTART	Когда сигнал посылается процессу во время выполнения медленного системного вызова, системный вызов перезапускается после возврата управления из обработчика. Если флаг не указан, то системный вызов в этом случае возвращает ошибку и устанавливает errno равным EINTR.

61

Эти флаги определены в Single Unix Specification. Многие из них имеют имена, отличающиеся от описанных в тексте.

12.2.4. Манипулирование маской сигналов процесса

Манипулировать структурами данных, которые используются в других частях программы — обычное дело для обработчика сигналов. К сожалению, асинхронная природа сигналов делает это опасным, если только не обращаться с этим с осторожностью. Манипулирование всеми, за исключением простейших структур данных, приводит программу к состоянию состязаний.

Пример немного прояснит эту проблему. Ниже показан простой обработчик SIGHUP, изменяющий значение строки, на которую указывает глобальная переменная someString.