Linux被中断的系统如何调用详解

前言

慢系统调用，指的是可能永远无法返回，从而使进程永远阻塞的系统调用，比如无客户连接时的accept、无输入时的read都属于慢速系统调用。

在Linux中，当阻塞于某个慢系统调用的进程捕获一个信号，则该系统调用就会被中断，转而执行信号处理函数，这就是被中断的系统调用。

然而，当信号处理函数返回时，有可能发生以下的情况：

• 如果信号处理函数是用signal注册的，系统调用会自动重启，函数不会返回
• 如果信号处理函数是用sigaction注册的
  • 默认情况下，系统调用不会自动重启，函数将返回失败，同时errno被置为EINTR
  • 只有中断信号的SA_RESTART标志有效时，系统调用才会自动重启

下面我们编写代码，分别验证上述几种情形，其中系统调用选择read，中断信号选择SIGALRM，中断信号由alarm产生。

使用signal

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

void handler(int s)
{
  printf("read is interrupt by signal handler\n");
  return;
}

int main()
{
  char buf[10];
  int nread = 0;

  signal(SIGALRM, handler);
  alarm(2);

  printf("read start\n");
  nread = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));
  printf("read return\n");

  if ((nread < 0) && (errno == EINTR))
  {
    printf("read return failed, errno is EINTR\n");
  }

  return 0;
}

使用sigaction + 默认情况

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

void handler(int s)
{
  printf("read is interrupt by signal handler\n");
  return;
}

int main()
{
  char buf[10];
  int nread = 0;
  struct sigaction act;

  sigemptyset(&act.sa_mask);
  act.sa_handler = handler;
  act.sa_flags = 0; //不给SIGALRM信号设置SA_RESTART标志，使用sigaction的默认处理方式
  //act.sa_flag |= SA_INTERRUPT; //SA_INTERRUPT是sigaction的默认处理方式，即不自动重启被中断的系统调用
  //实际上，不管act.sa_flags值为多少，只要不设置SA_RESTART，sigaction都是按SA_INTERRUPT处理的

  sigaction(SIGALRM, &act, NULL);
  alarm(2);

  printf("read start\n");
  nread = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));
  printf("read return\n");

  if ((nread < 0) && (errno == EINTR))
  {
    printf("read return failed, errno is EINTR\n");
  }

  return 0;
}

使用sigaction + 指定SA_RESTART标志

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

void handler(int s)
{
  printf("read is interrupt by signal handler\n");
  return;
}

int main()
{
  char buf[10];
  int nread = 0;
  struct sigaction act;

  sigemptyset(&act.sa_mask);
  act.sa_handler = handler;
  act.sa_flags = 0;
  act.sa_flags |= SA_RESTART; //给SIGALRM信号设置SA_RESTART标志

  sigaction(SIGALRM, &act, NULL);
  alarm(2);

  printf("read start\n");
  nread = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));
  printf("read return\n");

  if ((nread < 0) && (errno == EINTR))
  {
    printf("read return failed, errno is EINTR\n");
  }

  return 0;
}

由于对被中断系统调用处理方式的差异性，因此对应用程序来说，与被中断的系统调用相关的问题是：

• 应用程序无法保证总是知道信号处理函数的注册方式，以及是否设置了SA_RESTART标志
• 可移植的代码必须显式处理关键函数的出错返回，当函数出错且errno等于EINTR时，可以根据实际需求进行相应处理，比如重启该函数

int nread = read(fd, buf, 1024);

if (nread < 0)
{
  if (errno == EINTR)
  {
    //read被中断，其实不应该算作失败，可以根据实际需求进行处理，比如重写调用read，也可以忽略它
  }
  else
  {
    //read真正的读错误
  }
}

总结

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