10.10 alarm and pause function

10.10 alarm and pause functions

本篇将讲述了使用pause，alarm来模仿sleep(n)的机制，以前有的事先就这样的，但是是有bug的。然后讲述了改良的使用pause, alarm, setlongjmp, longjmp来实现的sleep，但是，还是有bug。得出结论：这些东西要小心使用，并列举了几种合理的使用方法，特别是在作类似teminal device i/o等会block的操作的时候，需要一种超时检查机制。最后说其实，要实现i/o的block的超时检查机制，还可以使用select/poll。

#include

 

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

 

Returns: 0 or number of seconds until previously set alarm

 

#include

 

int pause(void);

 

Returns: 1 with errno set to EINTR

 

（一）alarm函数

一个进程最多只有一个alarm，因此新的回覆盖旧的。

Alarm(0)用来取消以前定义的alarm。

SIGALRM信号的结果默认是进程被terminate。

（二）pause函数

当受到一个信号后，并且执行了该信号的handler之后，pause才返回。

（三）用pause和alarm模仿sleep(n),即sleep1

Figure 10.7. Simple, incomplete implementation of sleep

#include    

#include    

 

static void

sig_alrm(int signo)

{

    /* nothing to do, just return to wake up the pause */

}

 

unsigned int

sleep1(unsigned int nsecs)

{

    if (signal(SIGALRM, sig_alrm) == SIG_ERR)

        return(nsecs);

    alarm(nsecs);       /* start the timer */

    pause();            /* next caught signal wakes us up */

    return(alarm(0));   /* turn off timer, return unslept time */

}

这样做的缺点：

1．没有考虑以前的alarm的超时时间还有多少，（我认为这一点并不至关重要）

2．你的sleep如果被别人调用，会有副作用，即将别人的SIGALRM信号的handler该改了，所以在你的sleep结束之前要给人家改回去。

3．存在race condition，即调用了alarm(nsecs)之后，如果schedule执行别的进程去了，当超时后，kernel给本进程发送信号，本进程会执行handler。之后，等执行pause()的时候，信号可能不会再发出。就死死的block了。当然谁叫你没有将该信号block呢。

（四）用pause, alarm, setlongjmp, longjmp来改良sleep1=〉sleep2

Figure 10.8. Another (imperfect) implementation of sleep

#include  

#include  

#include  

 

static jmp_buf  env_alrm;

 

static void

sig_alrm(int signo)

{

    longjmp(env_alrm, 1);

}

 

unsigned int

sleep2(unsigned int nsecs)

{

    if (signal(SIGALRM, sig_alrm) == SIG_ERR)

        return(nsecs);

    if (setjmp(env_alrm) == 0) {

        alarm(nsecs);       /* start the timer */

        pause();            /* next caught signal wakes us up */

    }

    return(alarm(0));       /* turn off timer, return unslept time */

}

这个实现第一次在执行setlongjmp的时候，返回0表明记录位置成功，然后alarm()被调用，handler执行，handler使用longjmp修改了执行路径，它并不是简单的返回，而是跳到setjmp处使其返回1， 这样就会跳过pause调用，从而不会block。

缺点：当此信号将别的信号的handler中断的时候，别的信号handler就不会成功完成。为什么我们只在此处关心他对信号handler的影响，因为在我们pause之后，是不可能在执行别的函数的，只可能去执行别的信号的handler，那么如果A的handler在执行，你的SIGALRM一来，就打断了当前的A的handler，而且最终跳回了sleep函数的stack frame，将A handler的stack frame就给取消了。看例子：

Figure 10.9. Calling sleep2 from a program that catches other signals

#include "apue.h"

 

unsigned int        sleep2(unsigned int);

static void         sig_int(int);

 

int

main(void)

{

    unsigned int        unslept;

 

    if (signal(SIGINT, sig_int) == SIG_ERR)

        err_sys("signal(SIGINT) error");

    unslept = sleep2(5);

    printf("sleep2 returned: %u\n", unslept);

    exit(0);

}

 

static void

sig_int(int signo)

{

    int            i, j;

    volatile int   k;

 

    /*

     * Tune these loops to run for more than 5 seconds

     * on whatever system this test program is run.

     */

    printf("\nsig_int starting\n");

    for (i = 0; i < 300000; i++)

        for (j = 0; j < 4000; j++)

            k += i * j;

    printf("sig_int finished\n");

}

上述三，四是在表述几种naïve的使用signal的方法。接下来来展现合理的使用：

（五）使用 alarm来实现time limit time out的操作

Figure 10.10. Calling read with a timeout

#include "apue.h"

static void sig_alrm(int);

int

main(void)

{

    int     n;

    char    line[MAXLINE];

    if (signal(SIGALRM, sig_alrm) == SIG_ERR)

        err_sys("signal(SIGALRM) error");

    alarm(10);

    if ((n = read(STDIN_FILENO, line, MAXLINE)) < 0)

        err_sys("read error");

    alarm(0);

    write(STDOUT_FILENO, line, n);

    exit(0);

}

static void

sig_alrm(int signo)

{

    /* nothing to do, just return to interrupt the read */

}

Timeout发生，signal handler启动， read被interrupted，返回即可。

缺点：

1．如果read自动restart的话，那么这个time out 检查机制就无效了。

2．Alarm(10)之后，调用read之前，可能发生类似上面sleep1的race condition。使丢失alarm信号。一直block，所以，alarm()的时间要足够长。

（六）改良，使我们的time out机制不因read自动restart而失效的方法，即要求超时了就必须得停下来

Figure 10.11. Calling read with a timeout, using longjmp

#include "apue.h"

#include

static void       sig_alrm(int);

static jmp_buf    env_alrm;

int

main(void)

{

    int     n;

    char    line[MAXLINE];

    if (signal(SIGALRM, sig_alrm) == SIG_ERR)

        err_sys("signal(SIGALRM) error");

    if (setjmp(env_alrm) != 0)

        err_quit("read timeout");

    alarm(10);

    if ((n = read(STDIN_FILENO, line, MAXLINE)) < 0)

        err_sys("read error");

    alarm(0);

    write(STDOUT_FILENO, line, n);

    exit(0);

}

static void

sig_alrm(int signo)

{

    longjmp(env_alrm, 1);

}

一旦发生handler调用，就直接跳到setjmp调用处，判断情形，然后就执行别的代码去了，就不会再让被interrupted read返回了。默认情况下，如果handler返回，那么就会从被打断的system call处执行。可能system call就因此返回了，也可能他自己就restart了。