面试题：C语言Linux信号屏蔽与系统资源交互优化

信号屏蔽策略

优先级考虑：
- 首先对信号进行分类，例如SIGKILL和SIGSTOP是不能被捕获、阻塞或忽略的信号，无需在屏蔽策略中特殊处理。对于其他信号，如SIGINT（中断信号，通常由用户通过Ctrl+C发送）、SIGTERM（终止信号，通常由系统或管理员发送）等，根据服务的业务逻辑确定优先级。如果服务在进行关键I/O操作时，可能希望先屏蔽SIGINT等可能导致服务中断的信号，优先处理与硬件交互相关的信号（如与硬件设备状态变化相关的自定义信号）。
竞态条件处理：
- 信号可能在程序执行的任何时刻到达，因此会产生竞态条件。为避免竞态条件，在进入关键I/O操作区域前，屏蔽所有可能干扰的信号。在信号处理函数中，使用互斥锁（如pthread_mutex_t）来保护共享资源，确保信号处理函数和主程序对共享资源的访问是互斥的。
恢复I/O操作：
- 在信号处理结束后，需要恢复I/O操作。可以在信号处理函数中设置一个标志位，主程序在屏蔽信号的关键I/O操作区域结束后，检查这个标志位。如果标志位被设置，重新启动因信号而中断的I/O操作。

代码实现

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

// 定义标志位
volatile sig_atomic_t io_interrupted = 0;

// 互斥锁
pthread_mutex_t mutex;

// 信号处理函数
void signal_handler(int signum) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    io_interrupted = 1;
    // 处理信号相关的其他逻辑，如记录日志等
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

int main() {
    // 初始化互斥锁
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    // 注册信号处理函数
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);

    // 屏蔽信号
    sigset_t block_mask;
    sigemptyset(&block_mask);
    sigaddset(&block_mask, SIGINT);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_mask, NULL);

    // 模拟I/O操作
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("Performing I/O operation %d...\n", i);
        sleep(1);

        // 检查是否有信号中断
        if (io_interrupted) {
            printf("I/O operation interrupted, resuming...\n");
            io_interrupted = 0;
        }
    }

    // 解除信号屏蔽
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &block_mask, NULL);

    // 销毁互斥锁
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    return 0;
}

可能遇到的难点及解决方案

信号丢失：
- 难点：在屏蔽信号期间，如果信号多次到达，可能会丢失信号。
- 解决方案：可以使用信号队列（如sigqueue函数）来处理信号，这样即使信号多次到达，也不会丢失，每个信号都可以在队列中得到处理。
可重入性：
- 难点：信号处理函数必须是可重入的，否则可能导致程序崩溃。例如，在信号处理函数中调用了不可重入的函数（如printf在某些情况下不可重入）。
- 解决方案：只在信号处理函数中设置标志位或进行简单的操作，避免调用不可重入的函数。如果需要进行复杂操作，可以通过设置标志位，在主程序中进行处理。
信号嵌套：
- 难点：在处理一个信号的过程中，可能会收到另一个信号，导致信号嵌套问题。
- 解决方案：在信号处理函数开始时，再次屏蔽可能导致嵌套的信号，在处理结束后再解除屏蔽。同时，在信号处理函数中要避免递归调用自身。

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