使用 alarm() 和 pause() 频繁发送信号

Question

我的任务是：

编写一个程序，其中 parent 进程恰好创建 1 child。创建child后，parent进程的行为如下：它发送信号SIGUSR1给child 5秒。为实现此行为，parent 进程最常使用以下系统调用：alarm() 和 pause()。发送信号SIGUSR1三次后，第四次发送信号SIGUSR2给child。此后，parent 等待 child 完成。

child 的行为如下：它一直等待直到被任何信号中断。如果接收到的信号是 SIGUSR1，它会向标准输出打印一条消息。如果收到的信号是 SIGUSR2 那么它就结束了。此外，在其执行的前 5 秒内，信号 SIGUSR2 应该被阻塞。学生应检查手册页中 alarm() 和 pause() 的行为。

我的解决方案如下所示。我试图忽略 parent 中的 alarm() 并通过 child 中的警报我将标志设置为 true 并更改解锁 SIGUSR2.

#define _GNU_SOURCE
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdbool.h>
#include <sys/wait.h>

bool flag = false;

void alert_ignore(int signum) {
    printf("catched alarm\n");
    return;
}

void alert_setting_flag(int signum) {
    flag = true;
    return;
}

void sigusr1_handler(int signum) {
    printf("Recieved SIGUSR1\n");
    return;
}

void sigusr2_handler(int signum) {
    printf("Recieved SIGUSR2\n");
    exit(0);
}


int main(int argc, char *argv[]) {

    sigset_t set;
    if (sigemptyset(&set) == -1) {
        perror("sigemptyset");
        exit(1);
    }
    if (sigaddset(&set, SIGUSR2) == -1) {
        perror("sigaddset");
        exit(1);
    }

    if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL) == -1) {
        perror("sigprocmask");
        exit(1);
    }

    struct sigaction alert_action;
    alert_action.sa_handler = alert_ignore;
    alert_action.sa_mask = set;
    if (sigaction(SIGALRM, &alert_action, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        exit(1);
    }

    struct sigaction sigusr1_action;
    sigusr1_action.sa_handler = sigusr1_handler;
    sigusr1_action.sa_mask = set;
    if (sigaction(SIGUSR1, &sigusr1_action, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        exit(1);
    }

    struct sigaction sigusr2_action;
    sigusr2_action.sa_handler = sigusr2_handler;
    if (sigaction(SIGUSR2, &sigusr2_action, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        exit(1);
    }

    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0) {
        perror("fork");
        exit(1);
    }

    if (pid == 0) {
        /* Child process duties */
        /* Setting alert handler to turn flag form false to true */
        alert_action.sa_handler = alert_setting_flag;
        if (sigaction(SIGALRM, &alert_action, NULL) == -1) {
            perror("sigaction");
            exit(1);
        }

        alarm(5);
        int count = 0;
        while (true) {
            pause();
            if (flag == true && !count) {
                if (sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL) == -1) {
                    perror("sigprocmask");
                    exit(1);
                }
                printf("SIGUSR2 unblocked\n");
                count++;
            }
        }
    }

    /* Parent Process duties */
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        alarm(5);
        pause();
        kill(pid, SIGUSR1);
    }
    kill(pid, SIGUSR2);
    wait(NULL);

    return 0;
}

这有效，但只是有时我会遇到很多随机行为，如下所示，我不知道为什么。

Case(0) desired behavior
catched alarm           // after 5 seconds
SIGUSR2 unblocked
Recieved SIGUSR1
catched alarm           // after 10 seconds
Recieved SIGUSR1
catched alarm           // after 15 seconds
Recieved SIGUSR1
Recieved SIGUSR2


Case 1 (a lot):
catched alarm            // after 5 seconds
Recieved SIGUSR1
SIGUSR2 unblocked
Alarm clock              // after 10 seconds

Case 2 (very rare) needed to terminate it:
catched alarm // after 5 seconds
catched alarm // after 10 seconds
catched alarm // after 15 seconds
^Z

Case 3 (double printing SIGUSR2 unblocked):
catched alarm           // after 5 seconds
SIGUSR2 unblocked
SIGUSR2 unblocked
Recieved SIGUSR1
catched alarm           // after 10 seconds
Recieved SIGUSR1
catched alarm           // after 15 seconds
Recieved SIGUSR1
Recieved SIGUSR2

Case 4:
catched alarm           // after 5 seconds
Alarm clock

这种行为的原因是什么？（对我来说最重要的部分是，为什么 SIGALRM 没有按要求被忽略，我知道我没有以原子方式设置标志是有问题的，但这不应该影响我的 parent 过程，不？）

Answer 1

你有：

struct sigaction alert_action;
alert_action.sa_handler = alert_ignore;
alert_action.sa_mask = set;
if (sigaction(SIGALRM, &alert_action, NULL) == -1) {

这里，alert_action.sa_flags 没有被初始化也没有赋值，所以它将是一个随机整数。可能会发生许多坏事。如果 SA_RESETHAND 标志打开，那么在收到第一个 SIGALRM 后信号动作将被重置为默认值，下一个 SIGALRM 将杀死进程。这就是为什么您有时会看到 shell 打印出 Alarm clock.

要解决此问题，请初始化结构或为所有必要字段设置赋值语句。例如：

struct sigaction alert_action = {
        .sa_handler = alert_ignore,
        .sa_mask = set,
        .sa_flags = 0
};

您应该对所有 struct sigaction 变量执行此操作。

使用 alarm() 和 pause() 频繁发送信号

Sending signal frequently with alarm() and pause()

c

signals

alarm

pause