解密Linux信号竞争条件现象，保障系统稳定性 (linux信号竞争条件)
随着信息技术的不断发展，Linux操作系统已经变得越来越重要。Linux操作系统的高性能、稳定性和开放性质使得它成为了互联网公司和其他科技公司的首选操作系统。然而，在使用Linux系统时，时不时会遇到系统异常崩溃、进程无法响应等问题，这些问题的根源可能就是信号竞争条件现象。
一、什么是信号竞争条件现象？
在Linux下，信号是与进程或线程相关的软件事件。进程或线程可以捕捉相应的信号并通过信号处理程序响应，这是进程或线程与外界进行通信的一种方式。然而，当多个进程或线程同时向同一个目标发送同一个信号时，就会出现信号竞争条件现象。这种情况下，多个信号处理程序同时响应相同的信号，其响应行为是无序的，导致系统行为出现不可预测的异常现象。
二、信号竞争条件现象的危害
信号竞争条件现象可能导致系统的各种异常现象，如进程无法响应、CPU占用率过高、文件描述符泄漏等，并可能最终导致系统的崩溃。
进程无法响应是一种比较常见的情况。当一个进程在执行中遇到信号中断时，进程会暂停当前的执行状态，进入信号处理程序中执行。但如果多个进程同时向该进程发送相同的信号，那么该进程就需要执行多个信号处理程序，进程状态会出现不可预测的现象，导致进程无法正常响应，最终可能导致进程死锁。
CPU占用率过高是另外一种常见的情况。由于信号响应是通过线程或进程的运行来实现，当多个处理程序同时响应相同的信号时，这些线程或进程会竞争CPU，导致CPU占用率过高，系统的性能会受到影响。
文件描述符泄漏是一种较隐蔽的情况。当进程在执行中被信号中断时，进程可能没有机会正常关闭文件描述符，从而导致文件描述符泄漏。当该进程等待时，系统资源被占用，其它进程难以获得该资源，从而影响系统整体的稳定性。
三、如何避免信号竞争条件现象？
由于信号竞争条件现象的出现根源在于多个处理程序同时响应相同的信号，因此避免该现象的主要方法是减少信号的冲突。具体方法如下：
1. 建立相应的信号管理程序，在系统层面上管理信号的分配和处理；
2. 对于信号的分配和处理，尽量分离进程或线程，避免多个进程或线程共用同一组信号；
3. 对于较为重要的信号，建议采用信号屏蔽机制以避免信号冲突。
四、
信号竞争条件现象是在多个进程或线程同时向同一目标发送同一个信号时，由于信号处理程序的无序执行，导致系统异常行为出现的一种现象。信号竞争条件现象可能导致系统的崩溃、进程无法响应、CPU占用率过高、文件描述符泄漏等异常现象，因此应该尽量避免其出现。为了避免信号竞争条件现象，应该采取相应的措施，如建立相应的信号管理程序，分离进程或线程等措施，以减少信号的冲突，保障系统的稳定性。
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内容简介
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●内存管理,包括文件缓冲、进程交换以及直接内存访问
●虚拟文件系统层和第二及第三扩展文件系统
●进程创建及调度
●信号、中断及对设备驱动程序的主要接口
●定时
●内核中的同步
●进程间通信
●程序执行
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目录
前言
之一章 绪论
Linux与其他类Unix内核的比较
硬件的依赖性
Linux版本
操作系统基本概念
Unix文件系统概述
Unix内核概述
第二章 存储器寻址
存储器地址
硬件中的分段
Linux中的分段
硬件中的分页
Linux中的分页
第三章 进程
进程、轻量级进程和线程
进程描述符
进程切换
创建进程
撤销进程
第四章 中断和异常
中断信号的作用
中断和异常
中断和异常处理程序的嵌套执行
初始化中断描述符表
异常处理
中断处理慎祥
软中断、tasklet及下半部分
从中断和异常返回
第五章 内核同步
内核控制路径
什么时候同步是不必要的
同步原语
对内核数据结构的同步访问
避免竞争条件的实例
第六章 定时测量
硬时钟
Linux计时体系结构
CPU的分时（time-sharing）
更新时间和日期
更新系统统计数
软定时器（Software Timer）
与定时测量相关的系统调用
第七章 存储器管理
页框管理
存储器区管理
非连续存储器区管理
第八章 进程地址空间
进程的地址空间
内存描述符
线性区
缺页异常处理程序
创建和删除进程的地址空间
堆的管理
第九章 系统调用
POSIX API和系统调用
系统调用处理程序及服务例程
内核封装例程
第十章 信号
信号的作用
产生信号
传递信号
与信号处理相关的系统调用
第十一章 进程调度
调度策略
调度算法
与调度相关的系统调用
第十二章 虚拟文件系统
虚拟文件系统（VFS）的作用
VFS的数据结构
文件系统类型
文件系统安装
路径名查找
VFS系统调用的实现
文件加锁
第十三章 管理I/O设备
I/O体系结构
设备文件
设备驱动程序
块设备驱动程序
字符设备驱动程序
第十四章 磁盘高速缓存
页高速缓存
v缓冲区高速缓存
第十五章 访问文件
读写文件
存储器映射
直接I/O传送
第十六章 对换：释放内存的方法
什么是对换
对换区
对换高速缓存
传送对换页
换出页
换入页
回收页框
第十七章 Ext2和Ext3文件系统
Ext2的一般特征
Ext2磁盘数据结构
Ext2的内存数据结构
创建Ext2文件系统
Ext2的方法
管理Ext2磁盘空间
Ext3文件系统
第十八章 网络
主要的网络数据结构
与网络相关的系统调用
向网卡发送包
从网卡接收包
第十九章 进程通信
管道
FIFO
System V IPC
第二十章 程序的执行
可执行文件
可执行格式
执行字段
exec函数
附录一 系统启动
附录二 模块
附录三 源码结构
参考书目
源代码索引
索引
linux进程间信号量的等待投递
每个信号量都具有一个非负的值，且信号量支持等待和投递操作。系统调用 semop 实现型枯了这两个操作。它的之一个参数是信号量的标识符，第二个参数是一个包含 struct sembuf 类型元素的数组；这些元素指明了您希望执行的操作。第三个参数是这个数组的长度。结构体sembuf中包含如下字段：
sem_num将要执行操作的信号量组中包含的信号量数量。 sem_op是一个指定了操作类型的整数。 如果sem_op是一个正整数，则这个值会立刻被加到信号量的值上。
如果 sem_op 为负，则将从信号量值中减去它的绝对值。如果这将使信号量的值小于零，则这个操作会导致进程阻塞，直到信号量的值至少等于操作值的绝对值（由其它进程增核亏加它的值）。
如果 sem_op 为0，这个操作会导致进程阻塞，直到信号改租神量的值为零才恢复。 sem_ 是一个符号位。指定 IPC_NOWAIT 以防止操作阻塞；如果该操作本应阻塞，则semop调用会失败。如果为sem_指定SEM_UNDO，Linux会在进程退出的时候自动撤销该次操作。 代码 5.4 展示了二元信号量的等待和投递操作。
代码 5.4 （sem_pv.c）二元信号量等待和投递操作
#include
#include
#include
/* 等待一个二元信号量。阻塞直到信号量的值为正，然后将其减1 */
int binary_semaphore_wait (int semid)
{
struct sembuf operations;
/* 使用（且仅使用）之一个信号量 */
operations.sem_num = 0;
/* 减一。 */
operations.sem_op = -1;
/* 允许撤销操作 */
operations.sem_ = SEM_UNDO;
return semop (semid, operations, 1);
}
/* 对一个二元信号量执行投递操作：将其值加一。 这个操作会立即返回。*/
int binary_semaphore_post (int semid)
{
struct sembuf operations;
/* 使用（且仅使用）之一个信号量 */
operations.sem_num = 0;
/* 加一 */
operations.sem_op = 1;
/* 允许撤销操作 */
operations.sem_ = SEM_UNDO;
return semop (semid, operations, 1);
}
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