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防止信号处理失灵 [复制链接]

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发表于 2006-08-10 22:38 |显示全部楼层
原文出处:
Preventing Glitches in Signal Processing
作者:Danny Kalev

摘要:本文将剖析 ANSI 库并示范如何使用其接口。进而讨论 POSIX 信号处理 API。
  信号处理类似硬件中断。它们促使某个进程从当前的执行控制流程中跳出,以实现特定的行为,待特定处理完成后,再恢复到中断点继续执行。本文将剖析 ANSI 库并示范如何使用其接口。然后,本文将进而讨论
POSIX 信号处理 API
。默认情况下,某些信号导致进程终止。例如,试图存取进程不拥有的内存将触发 SIGSEGV (“段故障”)信号,这时该信号会终止进程的执行。许多应用程序都有这个问题,这是我们不希望看到的。调试,仿真和事务处理系统必须处理这样的信号以便让进程继续执行。那么我们如何防止这种发生呢?
  答案是安装一个处理器处理进来的信号并在发生时捕获它们
第一步:建立信号处理器
  信号是内核传给某个进程的一个整数。当进程接收到信号,它便以以下方式之一响应:

  • 忽略该信号;
  • 让内核完成与该信号关联的
    默认操作

  • 捕获该信号,即让内核将控制传给信号处理例程,等信号处理例程执行完毕,然后又从中断的地方恢复程序的执行。

  所谓信号处理例程是一个函数,当某个信号发生时,内核会自动调用该函数。signal()函数为给定的信号注册一个处理例程:
typedef void (*handler)(void);
void * signal(int signum, handler);
  第一个参数是信号编码。第二个参数用户定义的函数地址,当信号 signum 产生时,handler 所指向的函数被调用。
除了函数地址之外,第二个参数也可以是两个特殊的值:SIG_IGN 和 SIG_DFL。SIG_IGN 表示该信号应被忽略(注意:SIGKILL 和 SIGSTOP 在无论如何都是不能被阻塞、捕获或忽略的);SIG_DFL 指示内核该信号产生时完成默认行为。
第二步:发信号
向某个进程发信号有三种方式:

  • 进程通过条用 raise() 显式地发送信号给自己;
  • 信号从另一个进程发送,比方说通过
    kill()
    系统调用或者
    Perl 脚本

  • 信号从内核发送。例如,当进程试图存取不属于自己的内存,或在系统关闭期间存取内存时;

第三步:产生和处理信号
下面程序注册 SIGTERM 处理器。然后产生一个 SIGTERM 信号,从而导致该处理器运行:
#include
#include
using namespace std;
void term(int sig)
{
        //..necessary cleanup operations before terminating
        cout ANSI  的局限
  当进入就绪状态的某个进程准备运行一个 SIGx 信号处理例程时又接收到另一个 SIGx 信号,这时会发生什么情况呢?一个方法是让内核中断该进程并再次运行该信号处理例程。为此,这个处理例程必须是可重入的(
re-entrant
)。但是,设计可重入的处理例程决非易事。ANSI C 解决
重现信号(recurring signals)
问题的方法是在执行用户定义的处理例程前,将处理例程重置为 STG_DFL。这样做是有问题的。
  当两个信号快速产生时,内核运行第一个信号的处理例程,而对第二个信号则进行默认处理,这样有可能终止该进程。
  在过去的三十年中出现了几个可以信号处理框架,每一种框架对重现信号的处理问题提供了不同的解决方法。
POSIX 信号 API
是其中最为成熟的和可移植的一个。

POSIX 信号
  POSIX 信号处理函数操作一组打包在 sigset_t 数据类型中信号:

  • int sigemptyset(sigset_t * pset); 清除 pset 中的所有信号。
  • int sigfillset(sigset_t * pset); 用可获得的信号填充 pset。
  • int sigaddset(sigset_t * pset, int signum); 将 signum 添加到 pset。
  • int sigdelset(sigset_t * pset, int signum); 从 pset 中删除 signum。
  • int sigismember(const sigset_t * pset, int signum); 如果 signum 包含在 pset 中,则返回非零,否则返回 0。

Sigaction() 为特定的信号注册处理例程:
int sigaction(int signum, struct sigaction * act, struct sigaction *prev); sigaction 结构描述内核处理 signum 的信息:struct sigaction
{
        sighanlder_t sa_hanlder;
        sigset_t sa_mask;          // 阻塞信号的清单
        unsigned long sa_flags;    // 阻塞模式
        void (*sa_restorer)(void); // 未使用
};
  sa_hanlder 保存函数的地址,该函数带一个整型参数,没有返回值。它还可以是两个特别值之一:SIG_DFL 和 SIG_IGN。
额外特性
  POSIX API 提供多种 ANSI 库中所没有的服务。其中包括阻塞进入的信号并获取当前未决信号。
阻塞信号
  sigprocmask() 阻塞和取消阻塞信号:int sigprocmask(int mode, const sigset_t* newmask,sigset_t * oldmask);
mode 可取以下值之一:
SIG_BLOCK —— 将 newmask 中的信号添加到当前的信号挡板中。
SIG_UNBLOCK —— 从当前的信号挡板中删除 newmask 信号。
SIG_SETMASK —— 仅阻塞 newmask 中的信号。
获取未决信号
  阻塞的信号处于等待状态,直到进程就绪接收它们。这样的信号被称为未决信号,可以通过调用 sigpending() 来获取。
int sigpending(sigset_t * pset);

作者简介
  Danny Kalev 是一名通过认证的系统分析师,专攻 C++ 和形式语言理论的软件工程师。1997 年到 2000 年期间,他是 C++ 标准委员会成员。最近他以优异成绩完成了他在普通语言学研究方面的硕士论文。 业余时间他喜欢听古典音乐,阅读维多利亚时期的文学作品,研究 Hittite、Basque 和 Irish Gaelic 这样的自然语言。其它兴趣包括考古和地理。Danny 时常到一些 C++ 论坛并定期为不同的 C++ 网站和杂志撰写文章。他还在教育机构讲授程序设计语言和应用语言课程。


本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u/22077/showart_153923.html
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