Олег Цилюрик - QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

1. Сигналы, называемые сигналами реального времени, могут принимать значения между SIGRTMINи SIGRTMAX. Количество таких сигналов определяется в системе константой RTSIG_MAX, которая должна быть не менее 8 (POSIX). В QNX: SIGRTMIN= 41, SIGRTMAX= 56.

2. Обработка сигналов реального времени строится на основе очереди. Если сигнал порожден N раз, то он должен быть и N раз получен адресатом (в описываемых ранее моделях это не так, в них процесс получает только единичный экземпляр сигнала). Повторные экземпляры одного и того же сигнала в модели реального времени доставляются обработчику в порядке FIFO.

3. Помимо 8-битного кода с сигналом реального времени ассоциируется 32-битное значение ( si_value, мы им займемся позже), заполняемое отправителем и доставляемое получателю (что позволяет «различать» экземпляры сигналов в очереди, о которой говорилось выше).

4. Для работы с сигналами реального времени добавлено несколько новых функций. В частности, в этой модели для отправки сигнала некоторому процессу используется sigqueue()вместо kill().

Эти два вызова определяются очень близкими формами:

int kill(pid_t pid, int signo);

int sigqueue(pid_t pid, int signo, const union sigval value);

Как мы вскоре увидим, эти две синтаксические формы одного и того же вызова отличаются лишь тем, помещают ли они в сигнал указанное значение или оставляют его нулевым. Если процесс устанавливает обработку сигнала на основании очереди, он будет получать почти одинаковым образом сигналы, посланные обоими вызовами. Разница «почти» состоит в том, что получатель на основании анализа поля si_codeв siginfo_tв состоянии отличить, каким вызовом ему был послан сигнал.

При ошибке выполнения sigqueue()(код возврата -1) могут устанавливаться (в errno) следующие коды ошибок:

• EAGAIN— недостаточно ресурсов для помещения сигнала в очередь;

• EINVAL— недопустимое значение signoили неподдерживаемый сигнал;

• ENOSYS— вызов sigqueue()не поддерживается реализацией (возможно, версией);

• EPERM— у процесса недостаточно привилегий для посылки сигнала принимающему процессу;

• ESRCH— несуществующий PID процесса получателя.

Последний случай особо интересен, так как при указании в качестве номера сигнала signo = 0реальная посылка сигнала не производится, но устанавливается код ошибки. Это простейший и эффективный способ выяснить, выполняется ли в системе процесс с заданным PID.

5. Когда в очередь помещаются различные не заблокированные процессом (потоком) сигналы в диапазоне SIGRTMIN… SIGRTMAX, то сигналы с меньшими номерами доставляются обработчику из FIFO-очереди раньше сигналов с большими номерами (то есть сигналы с меньшими номерами имеют более высокий приоритет).

6. Обработчик для сигналов реального времени устанавливается с флагом SA_SIGINFO, а функция обработчика объявляется теперь с другим прототипом:

void func(int signo, siginfo_t* info, void* context);

Обработчик имеет больше параметров и получает больше информации. POSIX требует, чтобы тип siginfo_tсодержал как минимум:

typedef struct {

int si_signo;

int si_code;

union sigval si_value; /* целое или указатель от отправителя */

} siginfo_t;

В QNX sigvalопределяется так (подобное определение дают и другие ОС UNIX):

union sigval {

int sival_int;

void *sival_ptr;

};

Это 32-битное значение предназначено для посылки совместно с сигналом данных для получателя, которые, как видно из синтаксиса определения sigval, могут быть целочисленным значением или указателем неспецифицированного типа.

7. Поле si_codeтипа siginfo_t, передаваемое получателю, определяет природу возбуждения сигнала:

• SI_ASINCIO— сигнал порожден завершением операций асинхронного ввода/вывода, запущенного одной из функций POSIX aio_*();

• SI_MESGQ— сигнал возбуждается при помещении сообщения в пустую очередь сообщений UNIX;

• SI_QUEUE— сигнал был отправлен функцией sigqueue()(в этом разделе нас интересуют только такие сигналы);

• SI_TIMER— сигнал был порожден по истечении установленного времени интервального таймера;

• SI_USER— сигнал был отправлен функцией kill().

8. Допускается, что при возбуждении сигнала еще каким-либо механизмом (сверх перечисленных, что может определяться специфическими особенностями ОС) значение si_codeможет отличаться от перечисленных. Однако значение поля si_valueсчитается актуальным только в тех случаях, когда si_codeимеет одно из значений: SI_ASINCIO, SI_MESGQ, SI_QUEUE, SI_TIMER.

9. Согласно POSIX сигналы, обработчики для которых также устанавливаются с флагом SA_SIGINFO, но не входящие в диапазон сигналов реального времени, например стандартные сигналы UNIX, могут обрабатываться как на основе помещения их в очередь, так и без ее использования; выбор оставляется на усмотрение разработчика ОС.

Мы перечислили основные требования POSIX к модели обработки сигналов реального времени. Дополнения, отличия и специфические структуры данных QNX будут рассмотрены немного позже.

Весьма доходчивый пример для проверки и иллюстрации обработки сигналов реального времени приведен У. Стивенсом [2]. Мы же построим приложение, реализующее его основную идею: [33] Повторить приложение У. Стивенса в QNX в чистом виде не удастся — оно аварийно завершится по сигналу. Тонкий анализ этого факта интересен сам по себе, но он выходит за рамки нашего рассмотрения. Мы обращаем внимание на это обстоятельство, чтобы лишний раз сделать акцент на достаточно ощутимых отличиях реализаций QNX от схем POSIX (или того, как эти схемы понимаются в других ОС).

#include

#include

#include

#include

#include

static void handler(int signo, siginfo_t* info, void* context) {

cout << "received signal " << signo << " code = " << info->si_code <<

" val = " << info->si_value.sival_int << endl;

}

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

cout << "signal SIGRTMIN=" << (int)SIGRTMIN

<< " - signal SIGRTMAX=" << (int)SIGRTMAX << endl;

int opt, val, beg = SIGRTMAX, num = 3,

fin = SIGRTMAX - num, seq = 3;

// обработка параметров запуска:

while ((opt = getopt(argc, argv, "b:e n")) != -1) {

switch(opt) {

case 'b': // начальный сигнал серии

if (sscanf(optarg, "%i", &val) != 1)

perror("parse command line failed"), exit(EXIT_FAILURE);

beg = val;

break;

case 'e': // конечный сигнал серии

if (sscanf(optarg, "%i", &val) != 1)

perror("parse command line failed"), exit(EXIT_FAILURE);

fin = val;

break;

case 'n': // количество сигналов в группе посылки