Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

12.3.1. Описание сигналов

Иногда приложения нуждаются в описании сигнала для отображения пользователю или помещения в журнал. Существуют три способа сделать это (см. главу 9). К сожалению, ни один из них не стандартизован.

Самый старый метод предусматривает применение sys_siglist — массива строк, описывающих каждый сигнал, проиндексированного номерами самих сигналов. Он включает описания всех сигналов за исключением сигналов реального времени. Применение sys_siglist более переносимо, чем прочие методы, описанные ниже. В системах BSD предусмотрена функция psignal, которая является сокращенным способом отображения сообщений. Вот как выглядит версия psignal.

#include <signal.h>
#include <stdio.h>

void psignal(int signum, const char *msg) {
 printf("%s: %s\n", msg, sys_siglist[signum]);
}

Следует отметить, что эта функция использует тот же список сигналов, что и sys_siglist, поэтому сигналы реального времени также исключаются.

Библиотека GNU С, используемая Linux, предлагает еще один метод — strsignal. Эта функция не входит ни в какой стандарт, поэтому для доступа к файлу прототипа нужно определить _GNU_SOURCE.

#define _GNU_SOURCE
#include <signal.h>

char *strsignal(int signum);

Подобно sys_siglist, strsignal также представляет описание сигнала по номеру signum. Он использует sys_siglist для большинства сигналов и конструирует описания для сигналов реального времени. Например, SIGRTMIN + 5 будет описан как "Real-time signal 5". Пример использования strsignal можно найти в строках 639–648 и 717 файла ladsh4.с, приведенного в приложении Б.

12.4. Написание обработчиков сигналов

Хотя обработчик сигнала выглядит подобно обычной функции С, он не вызывается так, как она. Вместо того чтобы быть частью нормальной последовательности вызовов программы, обработчик вызывается ядром. Ключевое различие между этими двумя вещами заключается в том, что обработчик может быть вызван почти в любое время, даже во время выполнения отдельного оператора С! Есть только несколько ограничений того, когда система может вызвать обработчик сигнала, на который вы полагаетесь.

1. Семантика некоторых сигналов ограничивает, когда они могут быть посланы. Так, например, SIGCHLD обычно посылается программам, у которых нет дочерних процессов [65] . Большинство сигналов, подобных SIGHUP, посылаются в непредсказуемые моменты.

2. Если процесс находится в процессе обработки некоторого сигнала, то обработчик сигнала не вызывается повторно для обработки того же сигнала, если только не была задана опция SA_NODEFER. Процесс также может блокировать дополнительные сигналы, если сигнал, который обрабатывается, указан в члене sa_mask структуры struct sigaction.

65

Хотя пользователи могут посылать SIGCHLD любым процессам, которыми они владеют, программы не обладают возможностью должным образом реагировать на непредвиденные сигналы.

3. Процесс может блокировать сигналы, когда выполняется часть кода, используя sigprocmask. Ранее в этой главе был дан пример использования этого средства для обеспечения атомарного обновления структур данных.

Поскольку обработчики сигналов могут быть запущены почти в любое время, важно писать их так, чтобы они не делали никаких негарантированных предположений относительно остальной части программы, и чтобы они сами не изменяли ничего таким образом, что это могло бы запутать остальную программу, когда она возобновит выполнение.

Одним из наиболее важных моментов, за которым нужно следить, является модификация глобальных данных. Если только не делать этого аккуратно, возможно получение ситуации состязаний. Простейший способ обеспечить безопасность обновления глобальных данных — просто избегать его. Второй, и лучший, способ — это блокировка всех обработчиков сигналов, которые модифицируют определенные структуры данных, всякий раз, когда остальная часть кода модифицирует их, с тем, чтобы обеспечить одновременное манипулирование этими данными только одним сегментом кода одновременно.

Хотя обработчик сигнала может читать структуры данных, когда его прерывает другой читатель этих данных, все прочие комбинации являются небезопасными. Более безопасно обработчику сигнала модифицировать структуры данных, которые читает остальная часть программы, чем наоборот — обработчику сигналов читать структуры данных, которые остальная часть программы выполняет запись. Некоторые специализированные структуры данных спроектированы так, чтобы позволить параллельный доступ, но их описание выходит за круг тем, рассматриваемых в настоящей книге.

Если вам требуется доступ к глобальным данным из обработчика сигналов (что и делает большинство обработчиков), оставляйте структуры данных простыми. Хотя достаточно просто безопасно модифицировать отдельный элемент данных, такой как int, более сложные структуры обычно требуют блокировки сигналов. Любые глобальные переменные, которые могут быть модифицированы обработчиками сигналов, должны быть объявлены с ключевым словом volatile. Это сообщает компилятору, что переменная может быть изменена вне нормального потока программы, и он не должен пытаться оптимизировать доступ к этой переменной.

Другая вещь, с которой нужно соблюдать осторожность в обработчиках сигналов — это вызов других функций, потому что они тоже могут изменять глобальные данные! Библиотека С stdio пытается облегчить это и не допускает вызовов своих функций из обработчиков сигналов. В табл. 12.2 перечислены функции, которые гарантированно являются безопасными для вызова из обработчиков сигналов [66] ; вызовов всех прочих функций следует избегать.

Таблица 12.2. Реентерабельные функции

66

В табл. 12.2 перечислены функции, которые могут отсутствовать в некоторых, а может, даже во всех системах Linux. Мы включаем все функции, которые POSIX специфицирует в качестве безопасных для вызова из обработчиков сигналов.

abort	accept	access
aio_error	aio_return	aio_suspend
alarm	bind	cfgetispeed
cfgetospeed	cfsetispeed	cfsetospeed
chdir	chmod	chown
close	connect	creat
dup	dup2	execle
execve	_exit	fchmod
fchown	fcntl	fdatasync
fork	fpathconf	fstat
fsync	getegid	geteuid
getgid	getgroups	getpeername
getpgrp	getpid	getppid
getuid	kill	link
listen	lseek	lstat
mkdir	mkfifo	open
pathconf	pause	pipe
poll	posix_trace_event	pselect
raise	read	readlink
recv	recvfrom	recvmsg
rename	rmdir	select
sem_post	send	sendmsg
sendto	setgid	setpgid
setsid	setsockopt	setuid
shutdown	sigaction	sigaddset
sigdelset	sigemptyset	sigfillset
sigismember	signal	sigpause
sigpending	sigprocmask	sigqueue
sigset	sigsuspend	sleep
socket	socketpair	stat
symlink	sysconf	tcdrain
tcflow	tcflush	tcgetattr
tcgetpgrp	tcsendbreak	tcsetattr
tcsetpgrp	time	timer_getoverrun
timer_gettime	timer_settime	times
umask	uname	unlink
utime	wait	wait3
wait4	waitpid	write