Linux被中斷的系統調用

慢系統調用，指的是可能永遠無法返回，從而使進程永遠阻塞的系統調用，比如無客戶連接時的accept、無輸入時的read都屬於慢速系統調用。
在Linux中，當阻塞於某個慢系統調用的進程捕獲一個信號，則該系統調用就會被中斷，轉而執行信號處理函數，這就是被中斷的系統調用。
然而，當信號處理函數返回時，有可能發生以下的情況：

• 如果信號處理函數是用signal注冊的，系統調用會自動重啟，函數不會返回
• 如果信號處理函數是用sigaction注冊的
  • 默認情況下，系統調用不會自動重啟，函數將返回失敗，同時errno被置為EINTR
  • 只有中斷信號的SA_RESTART標志有效時，系統調用才會自動重啟

下面我們編寫代碼，分別驗證上述幾種情形，其中系統調用選擇read，中斷信號選擇SIGALRM，中斷信號由alarm產生。

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 + 默認情況

#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;  //不給SIGALRM信號設置SA_RESTART標志，使用sigaction的默認處理方式
    //act.sa_flag |= SA_INTERRUPT;  //SA_INTERRUPT是sigaction的默認處理方式，即不自動重啟被中斷的系統調用
    //實際上，不管act.sa_flags值為多少，只要不設置SA_RESTART，sigaction都是按SA_INTERRUPT處理的

    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標志

#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;  //給SIGALRM信號設置SA_RESTART標志

    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;
}

由於對被中斷系統調用處理方式的差異性，因此對應用程序來說，與被中斷的系統調用相關的問題是：

• 應用程序無法保證總是知道信號處理函數的注冊方式，以及是否設置了SA_RESTART標志
• 可移植的代碼必須顯式處理關鍵函數的出錯返回，當函數出錯且errno等於EINTR時，可以根據實際需求進行相應處理，比如重啟該函數

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

if (nread < 0)
{
    if (errno == EINTR)
    {
        //read被中斷，其實不應該算作失敗，可以根據實際需求進行處理，比如重寫調用read，也可以忽略它
    }
    else
    {
        //read真正的讀錯誤
    }
}