Уильям Стивенс - UNIX: взаимодействие процессов Страница 26

Сигналы Posix: функции типа Async-Signal-Safe

Недостаток пpoгрaммы из листинга 5.8 в том, что она вызывает mq_notify, mq_receive и printf из обработчика сигнала. Ни одну из этих функций вызывать оттуда не следует.

Функции, которые могут быть вызваны из обработчика сигнала, относятся к группе, называемой, согласно Posix, async-signal-safe functions (функции, обеспечивающие безопасную обработку асинхронных сигналов). В табл. 5.1 приведены эти функции по стандарту Posix вместе с некоторыми дополнительными, появившимися только в Unix 98.

Функции, которых нет в этом списке, не должны вызываться из обработчика сигнала. Обратите внимание, что в списке отсутствуют стандартные функции библиотеки ввода-вывода и функции pthread_XXX для работы с потоками. Из всех функций IPC, рассматриваемых в этой книге, в список попали только sem_post, read и write (подразумевается, что последние две используются с программными каналами и FIFO).

ПРИМЕЧАНИЕ

Стандарт ANSI С указывает четыре функции, которые могут быть вызваны из обработчика сигналов: abort, exit, longjmp, signal. Первые три отсутствуют в списке функций async-signal-safe стандарта Unix 98. 

Таблица 5.1. Функции, относящиеся к группе async-signal-safe

access        fpathconf rename      sysconf

aio_return    fstat     rmdir       tcdrain

aio_suspend   fsync     sem_post    tcflow 

alarm         getegid   setgid      tcflush

cfgetispeed   geteuid   setpgid     tcgetattr

cfgetospeed   getgid    setsid      tcgetgrp

cfsetispeed   getgroups setuid      tcsendbreak

cfsetospeed   getpgrp   sigaction   tcsetattr

chdir         getpid    sigaddset   tcsetpgrp

chmod         getppid   sigdelset   time

chown         getuid    sigemptyset timer_getoverrun

clock_gettime kill      sigfillset  timer_gettime

close         link      sigismember timer_settime

creat         lseek     signal      times

dup           mkdir     sigpause    umask

dup2          mkfifo    sigpending  uname

execle        open      sigprocmask unlink

execve        pathconf  sigqueue    utime

_exit         pause     sigset      wait

fcntl         pipe      sigsuspend  waitpid

fdatasync     raise     sleep       write

fork          read      stat

Пример: уведомление сигналом

Одним из способов исключения вызова каких-либо функций из обработчика сигнала является установка этим обработчиком глобального флага, который проверяется программным потоком для получения информации о приходе сообщения. В листинге 5.9 иллюстрируется этот метод, хотя новая программа также содержит ошибку, но уже другую, о которой мы вскоре поговорим подробнее.

2 Поскольку единственное действие, выполняемое обработчиком сигнала, заключается в присваивании ненулевого значения флагу mqflag, глобальным переменным из листинга 5.8 уже не нужно являться таковыми. Уменьшение количества глобальных переменных — это всегда благо, особенно при использовании программных потоков.

15-18 Мы открываем очередь сообщений, получаем ее атрибуты и выделяем буфер считывания.

19-22 Мы инициализируем три набора сигналов и устанавливаем бит для сигнала SIGUSR1 в наборе newmask.

23-27 Мы устанавливаем обработчик сигнала для SIGUSR1, присваиваем значения полям структуры sigevent и вызываем mq_notify. 

//pxmsg/mqnotifysig2.c

1  #include "unpipc.h"

2  volatile sig_atomic_t mqflag; /* ненулевое значение устанавливается обработчиком */

3  static void sig_usrl(int);

4  int

5  main(int argc, char **argv)

6  {

7   mqd_t mqd;

8   void *buff;

9   ssize_t n;

10  sigset_t zeromask, newmask, oldmask;

11  struct mq_attr attr;

12  struct sigevent sigev;

13  if (argc != 2)

14   err_quit("usage: mqnotifysig2 <name>");

15  /* открытие очереди, получение атрибутов, выделение буфера */

16  mqd = Mq_open(argv[1], O_RDONLY);

17  Mq_getattr(mqd, &attr);

18  buff = Malloc(attr.mq_msgsize);

19  Sigemptyset(&zeromask); /* сигналы не блокируются */

20  Sigemptyset(&newmask);

21  Sigemptyset(&oldmask);

22  Sigaddset(&newmask, SIGUSR1);

23  /* установка обработчика, включение уведомления */

24  Signal(SIGUSR1, sig_usr1);

25  sigev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;

26  sigev.sigev_signo = SIGUSR1;

27  Mq_notify(mqd, &sigev);

28  for (;;) {

29   Sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask); /* блокируем SIGUSR1 */

30   while (mqflag == 0)

31    sigsuspend(&zeromask);

32   mqflag = 0; /* сброс флага */

33   Mq_notify(mqd, &sigev); /* перерегистрируемся */

34   n = Mq_receive(mqd, buff, attr.mq_msgsize, NULL);

35   printf("read %ld bytes\n", (long) n);

36   Sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &newmask, NULL); /* разблокируем SIGUSR1 */

37  }

38  exit(0);

39 }

40 static void

41 sig_usr1(int signo)

42 {

43  mqflag = 1;

44  return;

45 } 

28-32 Мы вызываем sigprocmask, чтобы заблокировать SIGUSR1, сохраняя текущую маску сигналов в oldmask. Затем мы в цикле проверяем значение глобального флага mqflag, ожидая, когда обработчик сигнала установит его в ненулевое значение. Пока значение этого флага равно нулю, мы вызываем sigsuspend, что автоматически приостанавливает вызывающий поток и устанавливает его маску в zeromask (сигналы не блокируются). Раздел 10.16 [21] рассказывает о функции sigsuspend более подробно. Также там объясняются причины, по которым мы должны проверять значение переменной mqflag только при заблокированном сигнале SIGUSR1. Каждый раз при выходе из sigsuspend сигнал SIGUSR1 блокируется.

33-36 Когда флаг mqflag принимает ненулевое значение, мы регистрируемся на получение уведомления заново и считываем сообщение из очереди. Затем мы разблокируем сигнал SIGUSR1 и возвращаемся к началу цикла.

Мы уже говорили, что в этой версии программы также присутствует ошибка. Посмотрим, что произойдет, если в очередь попадут два сообщения, прежде чем будет считано первое из них. Мы можем имитировать это, добавив sleep перед вызовом mq_notify. Проблема тут в том, что уведомление отсылается только в том случае, когда сообщение помещается в пустую очередь. Если в очередь поступают два сообщения, прежде чем первое будет считано, то отсылается только одно уведомление. Тогда мы считываем первое сообщение и вызываем sigsuspend, ожидая поступления еще одного. А в это время в очереди уже имеется сообщение, которое мы должны прочитать, но которое мы никогда не прочтем.

Пример: уведомление сигналом с отключением блокировки

Исправить описанную выше ошибку можно, отключив блокировку операции считывания сообщений. Листинг 5.10 содержит измененную версию программы из листинга 5.9. Новая программа считывает сообщения в неблокируемом режиме.

//pxmsg/mqnotifysig3.с

1  #include "unpipc.h"

2  volatile sig_atomic_t mqflag; /* ненулевое значение устанавливается обработчиком сигнала */

3  static void sig_usr1(int);

4  int

5  main(int argc, char **argv)

6  {

7   mqd_t mqd;

8   void *buff;

9   ssize_t n;

10  sigset_t zeromask, newmask, oldmask;

11  struct mq_attr attr;

12  struct sigevent sigev;

13  if (argc != 2)

14   err_quit("usage: mqnotifysig3 <name>");

15  /* открытие очереди, получение атрибутов, выделение буфера */

16  mqd = Mq_open(argv[1], O_RDONLY | O_NONBLOCK);

17  Mq_getattr(mqd, &attr);

18  buff = Malloc(attr.mq_msgsize);

19  Sigemptyset(&zeromask); /* сигналы не блокируются */

20  Sigemptyset(&newmask);

21  Sigemptyset(&oldmask);

22  Sigaddset(&newmask, SIGUSR1);

23  /* установка обработчика, включение уведомления */

24  Signal(SIGUSR1, sig_usr1);

25  sigev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;

26  sigev.sigev_signo = SIGUSR1;

27  Mq_notify(mqd, &sigev);

28  for (;;) {

29   Sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask); /* блокируем SIGUSR1 */

30   while (mqflag == 0)

31    sigsuspend(&zeromask);

32   mqflag = 0; /* сброс флага */

33   Mq_notify(mqd, &sigev); /* перерегистрируемся */

34   while ((n = mq_receive(mqd, buff, attr.mq_msgsize, NULL)) >= 0) {

35    printf("read $ld bytes\n", (long) n);

36   }

37   if (errno != EAGAIN)