sig_atomic_t在Linux信号掩码功能中的用法

Question

我最近正在学习一本名为《高级Linux编程》的书，并且遇到了这个问题：该书说您应该使用sig_atomic_t变量类型，以确保如果您在信号处理程序函数中设置了全局标志或计数器，则不会在之间进行上下文切换算术运算（即++ ）并将其保存到寄存器中。

我的问题是：如果我们不使用sig_atomic_t而仅使用另一种类型并且发生上下文切换， sig_atomic_t发生什么？ 我的意思是程序将只返回并保存，例如稍后。 有人可以给我一个方案，它会使我们的代码不稳定或有故障吗？

Answer 1

在您描述的场景中运行的风险（从内存读取到寄存器，更新寄存器，写入内存，并且在任何这些操作之间发生上下文切换）都是您可能会丢失在其他上下文中所做的更新。

例如：

main context:
  read i (=10) from memory to register R1
  add 5 to R1
    <interrupt. Switch to interrupt context>
    read i (=10) from memory to register R1
    add 10 to R1
    write R1 to i in memory (i = 20)
    <end of interrupt. Back to main context>
  write R1 to i in memory (i = 15)

如您所见，中断的更新已丢失。

如果您的类型需要多次操作才能将其写入内存，而中断发生在写操作的中间，则会出现更大的问题。

例如：

main context:
  read first half of i (=10) from memory to register R1
  read second half of i (=10) from memory to register R2
  add 5 to R1/R2 pair
  write R1 to first half of i in memory
    <interrupt. Switch to interrupt context>
    read first half of i (= ??) from memory to register R1
    read second half of i (= ??) from memory to register R2
    add 10 to R1/R2 pair
    write R1 to first half of i in memory
    write R2 to second half of i in memory
    <end of interrupt. Back to main context>
  write R2 to second half of i in memory

在这里，没有告诉我最终将获得什么价值。

使用sig_atomic_t ，不会发生第二个问题，因为可以保证类型使用原子读/写操作。

Answer 2

这是导致不安全行为的示例：

int64_t a = 2^32-1;

void some_signal_handler()
{
   ++a;
}

void f()
{
  if( a == 0 )
    printf("a is zero");
}

假设一个32位架构。 变量a实际上存储为2个32位整数，并以{0,2 ^ 32-1}开头。 首先f读取a的上半部分为0。然后出现信号，执行切换到信号处理程序。 它将a从2 ^ 32-1增加到2 ^ 32 a的新值为{1,0}。 信号处理程序完成，并且f的执行继续。 f读取a的下半部分为0。总共f读取a为零，这从没打算。

Answer 3

与从信号处理程序写入变量相比，更好的解决方案是保持管道打开，并从信号处理程序向管道写入值。 这样做的好处是它可以唤醒选择（只要您在管道的读取端进行选择），而不会出现任何竞争情况，并使您可以对主信号进行大部分主要处理。选择循环，您可以在其中随意使用所需的任何库函数。