Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

Рис. 25.2. Структуры данных, используемые для хранения прибывающих дейтаграмм и структур адресов их сокетов

13-15 Переменная igetявляется индексом следующего элемента массива для обработки в основном цикле, а переменная iput— это индекс следующего элемента массива, в котором сохраняется результат действия обработчика сигнала. Переменная nqueueобозначает полное количество дейтаграмм, предназначенных для обработки в основном цикле.

В листинге 25.2 показан основной цикл сервера — функция dg_echo.

Листинг 25.2. Функция dg_echo: основной обрабатывающий цикл сервера

//sigio/dgecho01.c

19 void

20 dg_echo(int sockfd_arg, SA *pcliaddr, socklen_t clilen_arg)

21 {

22 int i;

23 const int on = 1;

24 sigset_t zeromask, newmask, oldmask;

25 sockfd = sockfd_arg;

26 clilen = clilen_arg;

27 for (i = 0; i < QSIZE; i++) { /* инициализация очереди */

28 dg[i].dg_data = Malloc(MAXDG);

29 dg[i].dg_sa = Malloc(clilen);

30 dg[i].dg_salen = clilen;

31 }

32 iget = iput = nqueue = 0;

33 Signal(SIGHUP, sig_hup);

34 Signal(SIGIO, sig_io);

35 Fcntl(sockfd, F_SETOWN, getpid());

36 Ioctl(sockfd, FIOASYNC, &on);

37 Ioctl(sockfd. FIONBIO, &on);

38 Sigemptyset(&zeromask); /* инициализация трех наборов сигналов */

39 Sigemptyset(&oldmask);

40 Sigemptyset(&newmask);

41 Sigaddset(&newmask, SIGIO); /* сигнал, который хотим блокировать*/

42 Sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);

43 for (;;) {

44 while (nqueue == 0)

45 sigsuspend(&zeromask); /* ждем дейтаграмму для обработки */

46 /* разблокирование SIGIO */

47 Sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);

48 Sendto(sockfd, dg[iget].dg_data, dg[iget].dg_len, 0,

49 dg[iget].dg_sa, dg[iget].dg_salen);

50 if (++iget >= QSIZE)

51 iget = 0;

52 /* блокировка SIGIO */

53 Sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);

54 nqueue--;

55 }

56 }

27-32 Дескриптор сокета сохраняется в глобальной переменной, поскольку он необходим обработчику сигналов. Происходит инициализация очереди принятых дейтаграмм.

33-37 Для сигналов SIGHUP(он используется для диагностических целей) и SIGIOустанавливаются обработчики. С помощью функции fcntlзадается владелец сокета, а с помощью функции ioctlустанавливаются флаги ввода-вывода, управляемого сигналом, и неблокируемого ввода-вывода.

Ранее отмечалось, что для разрешения ввода-вывода, управляемого сигналом, в POSIX применяется флаг O_ASYNC функции fcntl, но поскольку большинство систем пока его не поддерживают, мы используем функцию ioctl. Поскольку большинство систем не поддерживают флаг O_NONBLOCK для включения неблокируемого ввода-вывода, здесь также рассмотрен вариант использования функции ioctl.

38-41 Инициализируется три набора сигналов: zeromask(никогда не изменяется), oldmask(хранит старую маску сигнала, когда SIGIOблокируется) и newmask. Функция sigaddsetвключает в набор newmaskбит, соответствующий SIGIO.

42-45 Функция sigprocmaskсохраняет текущую маску сигналов процесса в oldmask, а затем выполняет логическое сложение, сравнивая newmaskс текущей маской сигналов. Такие действия блокируют сигнал SIGIOи возвращают текущую маску сигналов. Далее мы заходим в цикл forи проверяем счетчик nqueue. Пока этот счетчик равен нулю, ничего делать не нужно, и мы вызываем функцию sigsuspend. Эта функция POSIX, сохранив в одной из локальных переменных текущую маску сигналов, присваивает текущей маске значение аргумента zeromask. Так как zeromaskявляется пустым набором сигналов, то разрешается доставка любых сигналов. Как только перехватывается сигнал и завершается обработчик, функция sigsuspendтакже завершается. (Это необычная функция, поскольку она всегда возвращает ошибку EINTR.) Прежде чем завершиться, функция sigsuspendвсегда устанавливает такое значение маски сигналов, которое предшествовало ее вызову (в данном случае newmask). Таким образом гарантируется, что, когда функция sigsuspendвозвращает значение, сигнал SIGIOблокирован. Именно поэтому можно проверять счетчик nqueue, поскольку известно, что пока он проверяется, сигнал SIGIOне может быть доставлен.

А что произойдет, если сигнал SIGIO не будет блокирован во время проверки переменной nqueue, используемой совместно основным циклом и обработчиком сигналов? Может случиться так, что проверка nqueue покажет нулевое значение, а сразу после проверки возникнет сигнал и nqueue станет равна 1. Далее мы вызовем функцию sigsuspend и перейдем в режим ожидания, в результате чего пропустим сигнал. После вызова функции sigsuspend мы не выйдем из режима ожидания, пока не поступит другой сигнал. Это похоже на ситуацию гонок, описанную в разделе 20.5

46-51 Разблокируем сигнал SIGIO с помощью вызова sigprocmask, чтобы вернуть маске сигналов процесса значение, сохраненное ранее ( oldmask). В этом случае ответ посылается с помощью функции sendto. Индекс igetувеличился на 1, и если его значение совпадает с количеством элементов массива, он снова обнуляется. Массив используется как кольцевой буфер. Обратите внимание, что нет необходимости блокировать сигнал SIGIOво время изменения переменной iget, поскольку этот индекс используется только в основном цикле и никогда не изменяется обработчиком сигнала.

52-54 Сигнал SIGIOблокируется, а значение переменной nqueueуменьшается на 1. Во время изменения данной переменной необходимо заблокировать сигнал, поскольку она используется совместно основным циклом и обработчиком сигнала. Также необходимо, чтобы сигнал SIGIOбыл заблокирован, когда в начале цикла происходит проверка переменной nqueue.

Альтернативным способом является удаление обоих вызовов функции sigprocmask, находящихся внутри цикла for, что предотвращает разблокирование сигнала и его последующее блокирование. Однако проблема состоит в следующем: в такой ситуации весь цикл выполняется при блокированном сигнале, что уменьшает быстроту реагирования обработчика сигнала. При этом дейтаграммы не будут теряться (если, конечно, буфер приема сокета достаточно велик), но выдача сигнала процессу будет задерживаться на время блокирования сигнала. Одной из задач при создании приложений, производящих обработку сигналов, должна быть минимизация времени блокирования сигнала.