UNIX环境高级编程——信号
引言
今天读完《UNIX环境高级编程》第10章信号，这一章对UNIX系统的信号相关的函数进行了解释。
信号
信号是用来中断进程的执行（与底层的CPU级别的中断相似，但一个是中断CPU的执行，一个是中断进程的执行）。
信号的使用
在使用一个信号时，我们首先需要知道该信号是如何产生的，是由一些异常产生的（如除0），还是手工产生的（如kill, alarm等）。
在知道了信号如何产生后，我们就需要为进程注册该信号的处理函数，一般会使用signal或者sigaction函数注册。（sigaction比singal功能多，并且在一些UNIX实现中signal是使用sigaction实现的。）
信号屏蔽字
有时在进程执行的过程，需要防止被一些信号中断，此时就需要使用信号屏蔽字。
信号屏蔽字是进程的一个属性。一个信号被屏蔽后，还是会发送给进程，但不会调用相应的处理函数，直到信号被取消屏蔽后，才会被处理。
中断系统调用
如果一个进程由于执行系统调用，而进入阻塞状态，但偏偏此时还发生了某种不重要信号，那么就可能会导致系统调用失败并返回，如执行sleep过程中，如果发生SIGINT，就会让sleep返回。
通过对信号处理函数做一些特殊的设置，就可以使系统调用重新执行，从而避免这种情况。
数据访问冲突
当被中断的程序和信号处理程序会访问同一块内存时，就会出现数据访问冲突，进而导致一些意想不到的错误。
上图是一个数据访问冲突的例子，最终的结果不是x+1后的值，而是0，显然这不是我们想要的结果。所以在使用信号时，要注意数据访问冲突（数据竞争）
使用模式
- 设置信号处理函数和信号屏蔽字
- 业务逻辑
- 还原信号处理函数和信号屏蔽字
上述是一般流程，有时在处理完业务后，需要等待某个信号，此时就会用到sigsuspend，这个函数会阻塞进程，直到某个信号的产生，但这个函数的参数不是要等待的信号，而是要屏蔽的信号，剩下的信号就是要等待的信号。这个函数的逻辑上等价于先设置信号屏蔽字然后调用pause函数，但是由于后者不是原子的，所以有Bug。因为在调用pause之前，信号可能已经产生了，进而导致pause一直阻塞，所以UNIX提供了sigsuspend函数来解决这个问题。
sigsuspend会将进程的信号屏蔽字设置为传入的参数，然后阻塞进程，直到某个没有被阻塞的信号产生，然处理该信号，最后还原信号屏蔽字并返回。
sleep函数的实现
在信号这一章，作者通过实现sleep函数，讲解了信号的一些用法。
sleep函数的作用就是阻塞进程一段时间。作者通过alarm和pause(或者sigsuspend)来实现了sleep函数。
最简单的实现是：
- 设置SIGALRM的处理函数
- 调用alarm函数定时
- 调用pause函数等待SIGALRM（如果产生其他信号，sleep也返回）
- 还原SIGALARM信号处理函数
上述的问题在于在调用pause函数之前，已经产生了SIGALRM信号，那么pause函数就会一直阻塞下去。
解决办法就是在调用alarm函数前，屏蔽SIGALRM信号，然后在pause前，取消屏蔽。但是在取消屏蔽后，调用pause之前这一段时间内，也有可能产生SIGALRM信号，所以这个方法也不行。关键问题在于信号会在pause之前产生，所以sigsuspend就派上用场了。
在第三步，我们不再调用pause，而是使用sigsuspend函数等待SIGALRM信号
具体步骤如下
- 设置SIGALRM的处理函数并屏蔽SIGALRM
- 调用alarm函数定时
- 调用sigsupend函数等待SIGALRM（如果产生其他信号，sleep也返回）
- 还原SIGALARM信号处理函数及信号屏蔽字