alarm 和 sleep

http://blog.sina.com.cn/s/blog_6a1837e90100uhl3.html

 

    alarm也称为闹钟函数，alarm()用来设置信号SIGALRM在经过参数seconds指定的秒数后传送给目前的进程。如果参数seconds为0，则之前设置的闹钟会被取消，并将剩下的时间返回。要注意的是，一个进程只能有一个闹钟时间，如果在调用alarm之前已设置过闹钟时间，则任何以前的闹钟时间都被新值所代替。

所需头文件
　　#include<unistd.h>

函数原型
　　unsigned int alarm（unsigned int seconds)

函数参数
　　seconds:指定秒数

函数返回值
　　成功：如果调用此alarm（）前，进程已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。
　　出错：-1

 

代码

#include<unistd.h>
#include<signal.h>
void handler()

{
    printf("Hello\n");
    signal(SIGALRM, handler); //让内核做好准备，一旦接受到SIGALARM信号,就执行 handler
    alarm(5);
}

 

void main()
{
    int i;
    handler();
    for(i=1;i<21;i++)

    {
        printf("sleep %d ...\n",i);
        sleep(1);
    }
}

 

 

结果：刚开始在main中执行一次，然后每隔5秒执行一次handler()

 

Hello
sleep 1 ...
sleep 2 ...
sleep 3 ...
sleep 4 ...
sleep 5 ...
Hello
sleep 6 ...
sleep 7 ...
sleep 8 ...
sleep 9 ...
sleep 10 ...
Hello
sleep 11 ...
sleep 12 ...
sleep 13 ...
sleep 14 ...
sleep 15 ...
Hello
sleep 16 ...
sleep 17 ...
sleep 18 ...
sleep 19 ...
sleep 20 ...
Hello

 

    注意：alarm只设定一个闹钟，时间到达并执行其注册函数之后，闹钟便失效。如果想循环设置闹钟，需在其注册函数中在调用alarm函数。

 

再看下面这个程序

#include<unistd.h>
#include<signal.h>
void handler()
{
    printf("Hello\n");
    signal(SIGALRM, handler); //让内核做好准备，一旦接受到SIGALARM信号,就执行 handler
    alarm(5);
}
 
void main()
{
    int i;
    handler();
    for(i=1;i<21;i++)
    {   
        printf("sleep %d ...\n",i);
        sleep(50);
    }   
}

输出为：

Hello
sleep 1 ...
Hello
sleep 2 ...
Hello
sleep 3 ...
Hello
sleep 4 ...
Hello
sleep 5 ...
Hello
sleep 6 ...
Hello
sleep 7 ...
Hello
sleep 8 ...
Hello
sleep 9 ...
Hello

发现每次执行完handler函数后就打印了sleep*。这是为什么呢？

sleep函数将本进程至于休眠队列中，当进程受到信号后就进入了执行队列，所以进程继续执行，打出了sleep*的打印信息

注意，sleep是将进程至于可中断睡眠，其标志位是TASK_INTERRUPTIBLE ，可中断的睡眠状态的进程会睡眠直到某个条件变为真，比如说产生一个硬件中断、释放进程正在等待的系统资源或是传递一个信号都可以是唤醒进程的条件。

 

至于可中断睡眠和不可中断睡眠参加下面：

 

Linux系统进程状态：

PROCESS STATE CODES

Here are the different values that the s, stat and state output specifiers (header "STAT" or "S") will display to describe the state of a process.

D    Uninterruptible sleep (usually IO)

R    Running or runnable (on run queue)

S    Interruptible sleep (waiting for an event to complete)

T    Stopped, either by a job control signal or because it is being traced.

W   paging (not valid since the 2.6.xx kernel)

X    dead (should never be seen)

Z    Defunct ("zombie") process, terminated but not reaped by its parent.

Linux 进程有两种睡眠状态，一种interruptible sleep，处在这种睡眠状态的进程是可以通过给它发信号来唤醒的，比如发 HUP 信号给 nginx 的 master 进程可以让 nginx 重新加载配置文件而不需要重新启动 nginx 进程；另外一种睡眠状态是 uninterruptible sleep，处在这种状态的进程不接受外来的任何信号，无论是kill，kill -9，还是kill -15，因为他们完全不受到这些信号的支配，ps 手册里描述的D 状态就是 uninterruptible sleep，可以使用ps命令查看：

[build@kbuild-john ~]$ ps -a -ubuild -o pid,ppid,stat,command

 PID  PPID STAT COMMAND
17009     1   Ds       -bash

17065     1   D         ls --color=tty -al

17577     1   D         /usr/java/jdk1.5.0_17/bin/java -Xmx512m -classpath /usr/local/a

17629     1   D         /usr/java/jdk1.5.0_17/bin/java -Xmx512m -classpath /usr/local/a

 

Unintelligible(D) VS intelligible(S)

 

运行：该进程此刻正在执行。

等待：进程能够运行，但没有得到许可，因为CPU分配给另一个进程。调度器可以在下一次任务切换时选择该进程。

睡眠：进程正在睡眠无法运行，因为它在等待一个外部事件。调度器无法在下一次任务切换时选择该进程。

Linux进程的睡眠状态有2种：

一种是可中断睡眠，其标志位是TASK_INTERRUPTIBLE ，可中断的睡眠状态的进程会睡眠直到某个条件变为真，比如说产生一个硬件中断、释放进程正在等待的系统资源或是传递一个信号都可以是唤醒进程的条件。比如你ctrl+c或者kill -9 ，能够立刻让进程响应这些信号（切换到TASK_RUNNING和再次进入就绪队列，执行注册的信号处理函数），不必要等待所需的资源满足后再响应这些信号。
一种睡眠是不可中断睡眠，其标志位是TASK_UNINTERRUPTIBLE ，把信号传递到这种睡眠状态的进程不能改变它的状态，也就是除非等待的资源得到满足，否则就是怎么kill，这个进程也不会变成TASK_RUNNING和进入就绪队列的。怎么都杀不死的。

 

TASK_UNINTERRUPTIBLE的意义

TASK_UNINTERRUPTIBLE存在的意义就在于，内核的某些处理流程是不能被打断的。如果响应异步信号，程序的执行流程中就会被插入一段用于处理异步信号的流程（这个插入的流程可能只存在于内核态，也可能延伸到用户态），于是原有的流程就被中断了。在对某些硬件进行操作时（比如进程调用read系统调用对某个设备文件进行读操作，而read系统调用最终执行到对应设备驱动的代码，并与对应的物理设备进行交互），可能需要TASK_UNINTERRUPTIBLE状态对进程进行保护，以避免进程与设备交互的过程被打断，造成设备陷入不可控的状态。

通常情况下TASK_UNINTERRUPTIBLE状态是非常短暂的，通过ps命令基本上不可能捕捉到。进程又是为什么会被置于 uninterruptible sleep 状态呢？处于 uninterruptible sleep 状态的进程通常是在等待 IO，比如磁盘 IO，网络 IO，其他外设 IO，如果进程正在等待的 IO 在较长的时间内都没有响应，很有可能有 IO 出了问题，可能是外设本身出了故障，也可能是比如挂载的远程文件系统NFS等已经不可访问了，那么就很会不幸地被 ps 看到进程状态位已经变成D。

正是因为得不到 IO 的相应，进程才进入了 uninterruptible sleep 状态，所以要想使进程从 uninterruptible sleep 状态恢复，就得使进程等待的 IO 恢复，比如如果是因为从远程挂载的 NFS 卷不可访问导致进程进入 D状态的，那么可以通过恢复该 NFS 卷的连接来使进程的 IO 请求得到满足，除此之外，要想干掉处在 D 状态进程就只能重启整个 Linux 系统了。如果为了想要杀掉 D 状态的进程，而去杀掉它的父进程（通常是shell，在shell下允许某进程，然后某进程转入D状态），就会出现这样的状态：他们的父进程被杀掉了，但是他们的父进程 PID 都变成了1，也就是 init 进程，D状态的进程会变成僵尸进程。