Interrupted System Call

一、什么是Interrupted System Call

Interrupted system call 是指在系统调用（system call）过程中，收到来自外部世界的信号（signal）而中断所造成的返回值问题。

一般来说，系统调用会阻塞等待内核处理完指令再返回结果。如果在处理过程中被信号中断，执行流（execution flow）会跳转到信号处理函数（signal handler）处处理信号，直到处理完毕才又返回系统调用。这时候，如果不进行特殊的处理，系统调用的返回值便会变成 EINTR（Interrupted system call）。

二、为什么会发生Interrupted System Call

Interrupted system call 的发生与操作系统的信号处理机制有关系。当操作系统接收到一个信号时，会在执行流正在执行的上下文处使其转而执行信号处理函数，待处理完成后再返回原来的执行流。当处理器执行到系统调用时，若此时有信号到来，则会引起刚才所述的跳转，也就是Interrupted system call。常见的可以触发 Interrupted system call 的信号包括：SIGALRM、SIGINT、SIGKILL等。

三、如何处理Interrupted System Call

一些阻塞系统调用在 EINTR 返回值出现时会进行自动重启（automatic restart），而有些则不会。这导致了多种处理 Interrupted system call 的方法：

1.在 EINTR 发生时进行自动重启

    fd_set readfds;
    int val = select(maxfd+1, &readfds, NULL, NULL, NULL);
    while(val == -1 && errno == EINTR)
    {
        val = select(maxfd+1, &readfds, NULL, NULL, NULL);
    }

2.使用 sigaction 设置系统调用信号处理程序，使得系统调用能够在被中断后重新执行而不产生 EINTR。

    struct sigaction new_action, old_action;
    new_action.sa_handler = my_sigchld_handler;
    sigemptyset(&new_action.sa_mask);
    new_action.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGINT, NULL, &old_action);
    if (old_action.sa_handler != SIG_IGN)
        sigaction(SIGINT, &new_action, NULL);

3.使用慢系统调用，如：accept、read、write等。这些系统调用可以保证在阻塞等待时收到信号不会造成 hard interrupt 的问题。例如：

    ssize_t nbytes;
    while ((nbytes = read(fd, ptr, length)) == -1 && errno == EINTR)
        ;

四、Interrupted System Call的影响

在调用特定的系统调用时，如果没有正确处理 Interrupted system call，将会对程序的正确性和稳定性产生很大的影响。常见的表现会是程序不响应、程序死锁、资源泄漏等一系列问题。

举个例子：在使用 select 等待 I/O 事件的时候，如果不考虑 Interrupted System Call，可能会导致进程对 I/O 事件的失去响应，最终表现为网络套接字长时间不被读写，应用程序看似正常，但内部的连接等长时间处于未处理状态。

五、Interrupted System Call 发生的问题

出现 Interrupted System Call 的原因是操作系统接收到了一个信号。如果我们忽略 Interrupted System Call 带来的问题，可能会引起以下几个主要的问题：

1.防止无限期的等待

如果程序使用阻塞的 I/O，等待永远执行，程序就永远不会停止。这就是所谓的“无限期等待”问题。为了防止这种问题出现，需要在工作队列上进行特殊处理来检查 I/O 状态，以便正确处理 Interrupted System Call。

2.崩溃

由于 Interrupted System Call 引起的程序异常可能导致应用程序崩溃。这可能会产生一系列严重的问题，包括数据丢失和无法恢复的应用程序错误。

3.数据损坏

出现 Interrupted System Call 可能会导致数据损坏问题。由于传输过程中数据在进程和内核之间传递，如果进程在中断之前读取没完的数据，可能会导致数据的混乱，以至于无法正常处理。

六、小结

Interrupted System Call 是经常出现的问题，我们必须采取适当的措施来规避它。本文介绍了 Interrupted System Call 的原因和影响，以及如何处理它。通过合理的处理 Interrupted System Call 可以使程序更加健壮，提高系统的稳定性。

原创文章，作者：QGSIX，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/316223.html