防止信号处理失灵

作者：Danny Kalev
编译：MTT 工作室

原文出处：Preventing Glitches in Signal Processing

　　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 <signal.h>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 <csignal>
#include <iostream>
using namespace std;

void term(int sig)
{
	//..necessary cleanup operations before terminating
	cout << "handling signal no." <<sig <<endl;
}

int main()
{
	signal(SIGTERM, term); // register a SIGTERM handler
	raise(SIGTERM); // will cause term() to run
}        

• 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); 

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
};

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);