Interrupted System Call

一、什麼是Interrupted System Call

Interrupted system call 是指在系統調用（system call）過程中，收到來自外部世界的信號（signal）而中斷所造成的返回值問題。

一般來說，系統調用會阻塞等待內核處理完指令再返回結果。如果在處理過程中被信號中斷，執行流（execution flow）會跳轉到信號處理函數（signal handler）處處理信號，直到處理完畢才又返回系統調用。這時候，如果不進行特殊的處理，系統調用的返回值便會變成 EINTR（Interrupted system call）。

二、為什麼會發生Interrupted System Call

Interrupted system call 的發生與操作系統的信號處理機制有關係。當操作系統接收到一個信號時，會在執行流正在執行的上下文處使其轉而執行信號處理函數，待處理完成後再返回原來的執行流。當處理器執行到系統調用時，若此時有信號到來，則會引起剛才所述的跳轉，也就是Interrupted system call。常見的可以觸發 Interrupted system call 的信號包括：SIGALRM、SIGINT、SIGKILL等。

三、如何處理Interrupted System Call

一些阻塞系統調用在 EINTR 返回值出現時會進行自動重啟（automatic restart），而有些則不會。這導致了多種處理 Interrupted system call 的方法：

1.在 EINTR 發生時進行自動重啟

    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 設置系統調用信號處理程序，使得系統調用能夠在被中斷後重新執行而不產生 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.使用慢系統調用，如：accept、read、write等。這些系統調用可以保證在阻塞等待時收到信號不會造成 hard interrupt 的問題。例如：

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

四、Interrupted System Call的影響

在調用特定的系統調用時，如果沒有正確處理 Interrupted system call，將會對程序的正確性和穩定性產生很大的影響。常見的表現會是程序不響應、程序死鎖、資源泄漏等一系列問題。

舉個例子：在使用 select 等待 I/O 事件的時候，如果不考慮 Interrupted System Call，可能會導致進程對 I/O 事件的失去響應，最終表現為網路套接字長時間不被讀寫，應用程序看似正常，但內部的連接等長時間處於未處理狀態。

五、Interrupted System Call 發生的問題

出現 Interrupted System Call 的原因是操作系統接收到了一個信號。如果我們忽略 Interrupted System Call 帶來的問題，可能會引起以下幾個主要的問題：

1.防止無限期的等待

如果程序使用阻塞的 I/O，等待永遠執行，程序就永遠不會停止。這就是所謂的「無限期等待」問題。為了防止這種問題出現，需要在工作隊列上進行特殊處理來檢查 I/O 狀態，以便正確處理 Interrupted System Call。

2.崩潰

由於 Interrupted System Call 引起的程序異常可能導致應用程序崩潰。這可能會產生一系列嚴重的問題，包括數據丟失和無法恢復的應用程序錯誤。

3.數據損壞

出現 Interrupted System Call 可能會導致數據損壞問題。由於傳輸過程中數據在進程和內核之間傳遞，如果進程在中斷之前讀取沒完的數據，可能會導致數據的混亂，以至於無法正常處理。

六、小結

Interrupted System Call 是經常出現的問題，我們必須採取適當的措施來規避它。本文介紹了 Interrupted System Call 的原因和影響，以及如何處理它。通過合理的處理 Interrupted System Call 可以使程序更加健壯，提高系統的穩定性。