14 - 信号优先级与安全性

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1. 信号优先级

1.1 问题

• 对于 同一个进程，如果存在 两个不同的未决 实时信号（可靠信号），那么先处理谁？

1.2 信号优先级的概念

• 信号的本质是一种 软中断（中断有优先级，信号也有优先级）
• 对于 未决实时信号：
  • 对于同一个未决实时信号，按照发送先后顺序递送给进程
  • 对于不同的未决实时信号，信号值越小优先级越高（优先递达目标进程）
• 不可靠信号与可靠信号同时未决：
  • 严格意义上，没有明确规定优先级
  • 实际上，Linux优先递送不可靠信号
• 多个不可靠信号同时未决，优先递送谁？
  • 优先递送 硬件相关信号：SIGSEGV、SIGBUS、SIGILL、SIGTRAP、SIGFPE、SIGSYS
  • 优先递送 信号值小的不可靠信号

1.3 信号优先级实验设计

• 目标：验证信号的优先级
• 场景：不可靠VS不可靠；不可靠VS可靠；可靠VS可靠
• 方案：对目标进程发送N次“无”序信号，验证信号递达进程的先后顺序
• 预备函数：

int sigaddset(sigset_t* set, int signum);
int sigfillset(sigset_t* set);
int sigemptyset(sigset_t* set);
int sigprocmask(int how, const sigset_t set, sigset_toldset);

• 需要思考的问题：
• 如何使得多个信号同时未决，且以优先级方式递达进程？
• 如何记录和对比信号的递达次序及发送次序？
• 对于实验中涉及的不可靠信号，是否特殊考虑？
• ……

1.3.1 发送端

1.3.2 接收端

1.3.3 编程实验：信号优先级实验

【参看链接】：14 - 信号优先级与安全性 / 00可靠信号优先级实验

【参看链接】：14 - 信号优先级与安全性 / 01所有信号优先级实验

2. 信号安全性

2.1 再论信号处理

2.2 信号安全性概念

• 什么是安全性？
  • 程序能够正确且无意外的按照预期方式执行
• 信号处理的不确定性
  • 什么时候信号递达是不确定的 ==> 主程序被中断的位置是不确定的
• 当信号递达，转而执行信号处理函数时，不可重入的函数不能调用
  • 不可重入函数：函数不能由超过一个任务（线程 ）所共享，除非能确保函数的互斥（或者使用信号量，或者在代码的关键部分禁用中断）

2.3 编程实验：信号安全性问题

• 下面的程序输出什么？为什么？

【参看链接】：14 - 信号优先级与安全性 / 02信号安全性实验/sigex.c

2.4 深入信号安全性

• 不要在信号处理函数中调用不可重入函数（如：使用了全局变量的函数）
• 不要调用函数中存在临界区的函数（可能产生竞争导致死锁）

• 不要调用malloc()和free()函数
• 不要调用标准I/O函数，如：printf()函数（此前的实验中使用printf是不安全的）
• ……

2.5 问题

• 如何知道哪些函数是安全的？
• man 7 signal-safety

2.6 思考

• 如何编写信号安全的应用程序？