Книга: Операционная система UNIX

Надежные сигналы

Надежные сигналы

Стандарт POSIX. 1 определил новый набор функций управления сигналами. основанный на интерфейсе 4.2BSD UNIX и лишенный рассмотренных выше недостатков.

Модель сигналов, предложенная POSIX, основана на понятии набора сигналов (signal set), описываемого переменной типа sigset_t. Каждый бит этой переменной отвечает за один сигнал. Во многих системах тип sigset_t имеет длину 32 бита, ограничивая количество возможных сигналов числом 32.

Следующие функции позволяют управлять наборами сигналов:

#include <signal.h>
int sigempyset(sigset_t *set);
int siufillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set, int signo);
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
int sigismember(sigset_t *set, int signo);

В отличие от функции signal(3C), изменяющей диспозицию сигналов, данные функции позволяют модифицировать структуру данных sigset_t, определенную процессом. Для управления непосредственно сигналами используются дополнительные функции, которые мы рассмотрим позже.

Функция sigemptyset(3C) инициализирует набор, очищая все биты. Если процесс вызывает sigfillset(3C), то набор будет включать все сигналы, известные системе. Функции sigaddset(3C) и sigdelset(3C) позволяют добавлять или удалять сигналы набора. Функция sigismember(3C) позволяет проверить, входит ли указанный параметром signo сигнал в набор.

Вместо функции signal(3C) стандарт POSIX. 1 определяет функцию sigaction(2), позволяющую установить диспозицию сигналов, узнать ее текущее значение или сделать и то и другое одновременно. Функция имеет следующее определение:

#include <signal.h>
int sigaction (int sig, const struct sigaction *act,
 struct sigaction *oact);

Вся необходимая для управлением сигналами информация передается через указатель на структуру sigaction, имеющую следующие поля:

Поле sa_handler определяет действие, которое необходимо предпринять при получении сигналов, и может принимать значения SIG_IGN, SIG_DFL или адреса функции-обработчика. Если значение sa_handler или sa_sigaction не равны NULL, то в поле sa_mask передается набор сигналов, которые будут добавлены к маске сигналов перед вызовом обработчика. Каждый процесс имеет установленную маску сигналов, определяющую сигналы, доставка которых должна быть заблокирована. Если определенный бит маски установлен, соответствующий ему сигнал будет заблокирован. После возврата из функции-обработчика значение маски возвращается к исходному значению. Заметим, что сигнал, для которого установлена функция-обработчик, также будет заблокирован перед ее вызовом. Такой подход гарантирует, что во время обработки, последующее поступление определенных сигналов будет приостановлено до завершения функции. Как правило, UNIX не поддерживает очередей сигналов, и это значит, что блокировка нескольких однотипных сигналов в конечном итоге вызовет доставку лишь одного.

Поле sa_flags определяет флаги, модифицирующие доставку сигнала. Оно может принимать следующие значения:

^*Данные флаги не определены для UNIX BSD.

В системах UNIX BSD 4.x структура sigaction имеет следующий вид:

struct sigaction {
 void (*sa_handler)();
 sigset_t sa_mask;
 int sa_flags;
};

где функция-обработчик определена следующим образом:

void handler(int signo, int code, struct sigcontext *scp);

В первом аргументе signo содержится номер сигнала, code определяет дополнительную информацию о причине поступления сигнала, a scp указывает на контекст процесса.

Для UNIX System V реализована следующая возможность получения более полной информации о сигнале. Если установлен флаг SA_SIGINFO, то при получении сигнала sig будет вызван обработчик, адресованный полем sa_sigaction. Помимо номера сигнала, обычно передаваемого обработчику сигнала, ему будет переданы указатель на структуру siginfo_t, содержащую информацию о причинах получения сигнала, а также указатель на структуру ucontext_t, содержащую контекст процесса.

Структура siginfo_t определена в файле <siginfo.h> и включает следующие поля:

В поле si_signo хранится номер сигнала. Поле si_code имеет следующий смысл: если его значение меньше или равно нулю, значит сигнал был отправлен прикладным процессом, в этом случае структура siginfo_t содержит также следующие поля:

которые адресуют процесс, пославший сигнал; если значение si_code больше нуля, то оно указывает на причину отправления сигнала. Список возможных значений si_code для некоторых сигналов, соответствующих полю si_signo, приведен в табл. 2.19

Таблица 2.19. Значения поля si_code структуры siginfo_t для некоторых сигналов

Уже отмечалось, что при получении сигнала от пользовательского процесса структура siginfo_t содержит дополнительные поля (табл. 2.20).

Таблица 2.20. Дополнительные поля структуры siginfo_t

Установить маску сигналов или получить текущую маску можно с помощью функции sigprocmask(2):

#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, sigset_t *set, sigset_t *oset);

Маска сигналов изменяется в соответствии с аргументом how, который может принимать следующие значения:

Если указатель set равен NULL, то аргумент how игнорируется. Если аргумент oset не равен NULL, то в набор, адресованный этим аргументом, помещается текущая маска сигналов.

Функция sigpending(2) используется для получения набора заблокированных сигналов, ожидающих доставки:

#include <signal.h>
int sigpending(int how, sigset_t *set, sigset_t *oset);

Список сигналов, ожидающих доставки, возвращается в наборе, адресованном аргументом set.

Системный вызов sigsuspend(2) замещает текущую маску набором, адресованным аргументом set, и приостанавливает выполнение процесса до получения сигналов, диспозиция которых установлена либо на завершение выполнения процесса, либо на вызов функции-обработчика сигнала.

#include <signal.h>
int sigsuspend(const sigset_t *set);

При получении сигнала, завершающего выполнение процесса, возврата из функции sigsuspend(2) не происходит. Если же диспозиция полученного сигнала установлена на вызов функции-обработчика, возврат из sisuspend(2) происходит сразу после завершения обработки сигнала. При этом восстанавливается маска, существовавшая до вызова sigsuspend(2).

Заметим, что в BSD UNIX вызов signal(3) является упрощенным интерфейсом к более общей функции sigaction(2), в то время как в ветви System V signal(3) подразумевает использование старой семантики ненадежных сигналов.

В заключение для иллюстрации изложенных соображений, приведем версию функции signal(), позволяющую использовать надежные сигналы. Похожая реализация используется в BSD UNIX. С помощью этой "надежной" версии мы повторим пример, рассмотренный нами выше, в измененном виде.

#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
/* Вариант "надежной" функции signal() */
void (*mysignal(int signo, void (*hndlr)(int)))(int) {
 struct sigaction act, oact;
 /* Установим маску сигналов */
 act.sa_handler = hndlr;
 sigemptyset(&act.sa_mask);
 act.sa_flags = 0;
 if (signo != SIGALRM)
  act.sa_flags = SA_RESTART;
 /* Установим диспозицию */
 if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
  return SIG_ERR;
 return(oact.sa_handler);
}
/* Функция-обработчик сигнала */
static void sig_hndlr(int signo) {
 /* Эта часть кода нам уже не нужна
  mysignal(SIGINT, sig_hndlr);
 */
 printf("Получен сигнал SIGINTn");
}
main() {
 /* Установим диспозицию */
 mysignal(SIGINT, sig_hndlr);
 mysignal(SIGUSR2, SIG_IGN);
 /* Бесконечный цикл */
 while (1)
  pause();
}

Заметим, что при использовании надежных сигналов, не нужно восстанавливать диспозицию в функции-обработчике при получении сигнала.

Оглавление книги