系统中断与SA

系统中断与SA_RESTART

　　今天在调试程序时，sem_timedwait居然返回了一个Interrupted system call，错误码为EINTR。系统中断这东西我一向只闻其名，不见其"人"，不想今天遇上了，脑中一片空白，赶紧上网恶补一下。

　　系统中断，要从慢系统调用(slow system call)说起，请参考http://blog.csdn.net/benkaoya/article/details/17262053。慢系统调用就是会阻塞的函数调用，一般是IO调用或有锁的函数。如read,sem_timedwait，这些函数可以会阻塞当前进程一段时间，所以"慢"。在阻塞的这段时间里，进程可能会收到内核的一些信号，这些信号优先级高，需要优先处理的，不能等这些调用完成后才处理信号。于是系统先去处理信号，然后强制这些函数以出错的形式返回，其错误码(errno)就是EINTR。这整个过程就是系统中断。

　　程序长时间运行，可能会遇到系统中断，如调试时会触发SIGTRAP，子进程当掉会遇到SIGCHLD...这些信号，有可能是正常的，或者不影响程序的运行。如果捕捉到错误就粗暴地将进程关闭，可能造成不必要的损失。因此，在这些慢调用的地方，需要检测错误是否为EINTR。如：

int wait()
{
    struct timespec ts;

    if ( clock_gettime( CLOCK_REALTIME,&ts ) < 0 )
        return -1;

    ts.tv_sec  += sec;
    ts.tv_nsec += nano_sec;

    ts.tv_sec += ts.tv_nsec/NSECTOSEC;
    ts.tv_nsec = ts.tv_nsec%NSECTOSEC;

    int ret = sem_timedwait( m_psem,&ts );
    if ( EINTR == ret )
        ret = wait();    /* 遇到系统中断，再等一次 */

    return ret;
}

　　这是老的处理方法(signal函数)，在新的信号处理函数sigaction中可以指定收到某个信号时是否可以自动恢复函数执行(即在处理完消息后，继续执行原来中断的函数，像什么也没发生一样)。参考http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Flags-for-Sigaction.html，设置flag为SA_RESTART，表示继续原来的函数。

Macro: int SA_RESTART

This flag controls what happens when a signal is delivered during certain primitives (such as open, read or write), and the signal handler returns normally. There are two alternatives: the library function can resume, or it can return failure with error code EINTR.

The choice is controlled by the SA_RESTART flag for the particular kind of signal that was delivered. If the flag is set, returning from a handler resumes the library function. If the flag is clear, returning from a handler makes the function fail. See Interrupted Primitives.

在http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Interrupted-Primitives.html#Interrupted-Primitives中，说明了处理了系统中断的三种处理方法。

自己检测EINTR并手动重新调用自己的代码
使用TEMP_FAILURE_RETRY，在表达式返回EINTR并自动调用表达式，就是第一种方法的封装。
sigaction中指定SA_RESTART

　　在处理系统中断时，会中断当前代码，去执行信息处理函数，然后继续执行当前代码。这相当于一种异步调用，需要考虑函数是否可重入。比如：

char *p = new char[DEFAULT_LEN];

void sig_handler(int signum)
{
    delete []p;
    p = NULL;
}

void read()
{
    if ( NULL == p )
        return;

    if ( wait() < 0 ) /* wait 函数见上面 */
        return;

    read( fd,p,DEFAULT_LEN );
}

在这段代码中，read函数看似安全，因为已经检测了p指针。但是，如果在wait的时候触发了信号，调用了sig_handler，处理完sig_handler后继续执行read函数，会操作空指针。还有一些系统函数也是需要检测可重入的。见http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-reent.html#resources

PS:之前一直没接触过系统中断，这次收获不少。学习信号时，一直以为SA_RESTART是各和SA_RESETHAND相对应的。一个重复设置信号的处理函数，一个是只设置一次信号的处理函数，然后设置信号的处理函数为默认。没想到SA_RESTART其实是继续执行中断的函数，默认信号的处理函数是重复设置的。