如何用网站做课件,仿win8网站模板,建设网站公司哪儿济南兴田德润有活动吗,电子商务网站系统规划关于代码的可重入性#xff0c;设计开发人员一般只考虑到线程安全#xff0c;异步信号处理函数的安全却往往被忽略。本文首先介绍如何编写安全的异步信号处理函数#xff1b;然后举例说明在多线程应用中如何构建模型让异步信号在指定的线程中以同步的方式处理。Linux 多线程…关于代码的可重入性设计开发人员一般只考虑到线程安全异步信号处理函数的安全却往往被忽略。本文首先介绍如何编写安全的异步信号处理函数然后举例说明在多线程应用中如何构建模型让异步信号在指定的线程中以同步的方式处理。Linux 多线程应用中编写安全的信号处理函数在开发多线程应用时开发人员一般都会考虑线程安全会使用 pthread_mutex 去保护全局变量。如果应用中使用了信号而且信号的产生不是因为程序运行出错而是程序逻辑需要譬如 SIGUSR1、SIGRTMIN 等信号在被处理后应用程序还将正常运行。在编写这类信号处理函数时应用层面的开发人员却往往忽略了信号处理函数执行的上下文背景没有考虑编写安全的信号处理函数的一些规则。本文首先介绍编写信号处理函数时需要考虑的一些规则然后举例说明在多线程应用中如何构建模型让因为程序逻辑需要而产生的异步信号在指定的线程中以同步的方式处理。线程和信号Linux 多线程应用中每个线程可以通过调用 pthread_sigmask() 设置本线程的信号掩码。一般情况下被阻塞的信号将不能中断此线程的执行除非此信号的产生是因为程序运行出错如 SIGSEGV另外不能被忽略处理的信号 SIGKILL 和 SIGSTOP 也无法被阻塞。当一个线程调用 pthread_create() 创建新的线程时此线程的信号掩码会被新创建的线程继承。POSIX.1 标准定义了一系列线程函数的接口即 POSIX threads(Pthreads)。Linux C 库提供了两种关于线程的实现LinuxThreads 和 NPTL(Native POSIX Threads Library)。LinuxThreads 已经过时一些函数的实现不遵循POSIX.1 规范。NPTL 依赖 Linux 2.6 内核更加遵循 POSIX..1 规范但也不是完全遵循。基于 NPTL 的线程库多线程应用中的每个线程有自己独特的线程 ID并共享同一个进程ID。应用程序可以通过调用kill(getpid(),signo) 将信号发送到进程如果进程中当前正在执行的线程没有阻碍此信号则会被中断线号处理函数会在此线程的上下文背景中执行。应用程序也可以通过调用 pthread_kill(pthread_t thread, int sig)将信号发送给指定的线程则线号处理函数会在此指定线程的上下文背景中执行。基于 LinuxThreads 的线程库多线程应用中的每个线程拥有自己独特的进程 IDgetpid 在不同的线程中调用会返回不同的值所以无法通过调用 kill(getpid(),signo)将信号发送到整个进程。下文介绍的在指定的线程中以同步的方式处理异步信号是基于使用了 NPTL 的 Linux C 库。请参考“Linux 线程模型的比较LinuxThreads 和 NPTL”和“pthreads(7) - Linux man page”进一步了解 Linux 的线程模型以及不同版本的 Linux C 库对 NPTL 的支持。编写安全的异步信号处理函数信号的产生可以是用户从控制终端终止程序运行如 Ctrk C 产生 SIGINT程序运行出错时由硬件产生信号如访问非法地址产生 SIGSEGV程序运行逻辑需要如调用 kill、raise 产生信号。因为信号是异步事件即信号处理函数执行的上下文背景是不确定的譬如一个线程在调用某个库函数时可能会被信号中断库函数提前出错返回转而去执行信号处理函数。对于上述第三种信号的产生信号在产生、处理后应用程序不会终止还是会继续正常运行在编写此类信号处理函数时尤其需要小心以免破坏应用程序的正常运行。关于编写安全的信号处理函数主要有以下一些规则信号处理函数尽量只执行简单的操作譬如只是设置一个外部变量其它复杂的操作留在信号处理函数之外执行errno 是线程安全即每个线程有自己的 errno但不是异步信号安全。如果信号处理函数比较复杂且调用了可能会改变 errno 值的库函数必须考虑在信号处理函数开始时保存、结束的时候恢复被中断线程的 errno 值信号处理函数只能调用可以重入的 C 库函数譬如不能调用 mallocfree以及标准 I/O 库函数等信号处理函数如果需要访问全局变量在定义此全局变量时须将其声明为 volatile以避免编译器不恰当的优化。从整个 Linux 应用的角度出发因为应用中使用了异步信号程序中一些库函数在调用时可能被异步信号中断此时必须根据errno 的值考虑这些库函数调用被信号中断后的出错恢复处理譬如socket 编程中的读操作rlen recv(sock_fd, buf, len, MSG_WAITALL); if ((rlen -1) (errno EINTR)){// this kind of error is recoverable, we can set the offset change //‘rlen’ as 0 and continue to recv}注需要C/C Linux服务器开发学习资料加qun获取资料包括C/CLinuxgolang技术NginxZeroMQMySQLRedisfastdfsMongoDBZK流媒体CDNP2PK8SDockerTCP/IP协程DPDK等免费分享在指定的线程中以同步的方式处理异步信号如上文所述不仅编写安全的异步信号处理函数本身有很多的规则束缚应用中其它地方在调用可被信号中断的库函数时还需考虑被中断后的出错恢复处理。这让程序的编写变得复杂幸运的是POSIX.1 规范定义了sigwait()、 sigwaitinfo()和 pthread_sigmask() 等接口可以实现以同步的方式处理异步信号在指定的线程中处理信号。这种在指定的线程中以同步方式处理信号的模型可以避免因为处理异步信号而给程序运行带来的不确定性和潜在危险。sigwaitsigwait() 提供了一种等待信号的到来以串行的方式从信号队列中取出信号进行处理的机制。sigwait只等待函数参数中指定的信号集即如果新产生的信号不在指定的信号集内则 sigwait继续等待。对于一个稳定可靠的程序我们一般会有一些疑问多个相同的信号可不可以在信号队列中排队如果信号队列中有多个信号在等待在信号处理时有没有优先级规则实时信号和非实时信号在处理时有没有什么区别用一小段测试程序来测试 sigwait 在信号处理时的一些规则。清单1、sigwait_test.c#include signal.h
#include errno.h
#include pthread.h
#include unistd.h
#include sys/types.hvoid sig_handler(int signum)
{printf(Receive signal. %dn, signum);
}void* sigmgr_thread()
{sigset_t waitset, oset;int sig;int rc;pthread_t ppid pthread_self();pthread_detach(ppid);sigemptyset(waitset);sigaddset(waitset, SIGRTMIN);sigaddset(waitset, SIGRTMIN2);sigaddset(waitset, SIGRTMAX);sigaddset(waitset, SIGUSR1);sigaddset(waitset, SIGUSR2);while (1) {rc sigwait(waitset, sig);if (rc ! -1) {sig_handler(sig);} else {printf(sigwaitinfo() returned err: %d; %sn, errno, strerror(errno));}}
}int main()
{sigset_t bset, oset;int i;pid_t pid getpid();pthread_t ppid;sigemptyset(bset);sigaddset(bset, SIGRTMIN);sigaddset(bset, SIGRTMIN2);sigaddset(bset, SIGRTMAX);sigaddset(bset, SIGUSR1);sigaddset(bset, SIGUSR2);if (pthread_sigmask(SIG_BLOCK, bset, oset) ! 0)printf(!! Set pthread mask failedn);kill(pid, SIGRTMAX);kill(pid, SIGRTMAX);kill(pid, SIGRTMIN2);kill(pid, SIGRTMIN);kill(pid, SIGRTMIN2);kill(pid, SIGRTMIN);kill(pid, SIGUSR2);kill(pid, SIGUSR2);kill(pid, SIGUSR1);
kill(pid, SIGUSR1);// Create the dedicated thread sigmgr_thread() which will handle signals synchronouslypthread_create(ppid, NULL, sigmgr_thread, NULL);sleep(10);exit (0);
}程序编译运行在 RHEL4 的结果如下图 1. sigwait 测试程序执行结果从以上测试程序发现以下规则对于非实时信号相同信号不能在信号队列中排队对于实时信号相同信号可以在信号队列中排队。如果信号队列中有多个实时以及非实时信号排队实时信号并不会先于非实时信号被取出信号数字小的会先被取出如 SIGUSR110会先于 SIGUSR2 (12)SIGRTMIN34会先于 SIGRTMAX (64) 非实时信号因为其信号数字小而先于实时信号被取出。sigwaitinfo 以及 sigtimedwait() 也提供了与 sigwait函数相似的功能。Linux 多线程应用中的信号处理模型在基于 Linux 的多线程应用中对于因为程序逻辑需要而产生的信号可考虑调用 sigwait使用同步模型进行处理。其程序流程如下主线程设置信号掩码阻碍希望同步处理的信号主线程的信号掩码会被其创建的线程继承主线程创建信号处理线程信号处理线程将希望同步处理的信号集设为 sigwait的第一个参数。主线程创建工作线程。图 2. 在指定的线程中以同步方式处理异步信号的模型代码示例以下为一个完整的在指定的线程中以同步的方式处理异步信号的程序。主线程设置信号掩码阻碍 SIGUSR1 和 SIGRTMIN 两个信号然后创建信号处理线程sigmgr_thread和五个工作线程worker_thread。主线程每隔10秒调用kill() 对本进程发送 SIGUSR1 和 SIGTRMIN 信号。信号处理线程 sigmgr_thread在接收到信号时会调用信号处理函数 sig_handler()。程序编译gcc -o signal_sync signal_sync.c -lpthread程序执行./signal_sync从程序执行输出结果可以看到主线程发出的所有信号都被指定的信号处理线程接收到并以同步的方式处理。清单2. signal_sync.c#include signal.h
#include errno.h
#include pthread.h
#include unistd.h
#include sys/types.hvoid sig_handler(int signum)
{static int j 0;static int k 0;pthread_t sig_ppid pthread_self(); // used to show which thread the signal is handled in.if (signum SIGUSR1) {printf(thread %d, receive SIGUSR1 No. %dn, sig_ppid, j);j;//SIGRTMIN should not be considered constants from userland, //there is compile error when use switch case} else if (signum SIGRTMIN) {printf(thread %d, receive SIGRTMIN No. %dn, sig_ppid, k);k;}
}void* worker_thread()
{pthread_t ppid pthread_self();pthread_detach(ppid);while (1) {printf(Im thread %d, Im aliven, ppid);sleep(10);}
}void* sigmgr_thread()
{sigset_t waitset, oset;siginfo_t info;int rc;pthread_t ppid pthread_self();pthread_detach(ppid);sigemptyset(waitset);sigaddset(waitset, SIGRTMIN);sigaddset(waitset, SIGUSR1);while (1) {rc sigwaitinfo(waitset, info);if (rc ! -1) {printf(sigwaitinfo() fetch the signal - %dn, rc);sig_handler(info.si_signo);} else {printf(sigwaitinfo() returned err: %d; %sn, errno, strerror(errno));}}
}int main()
{sigset_t bset, oset;int i;pid_t pid getpid();pthread_t ppid;// Block SIGRTMIN and SIGUSR1 which will be handled in //dedicated thread sigmgr_thread()// Newly created threads will inherit the pthread mask from its creator sigemptyset(bset);sigaddset(bset, SIGRTMIN);sigaddset(bset, SIGUSR1);if (pthread_sigmask(SIG_BLOCK, bset, oset) ! 0)printf(!! Set pthread mask failedn);// Create the dedicated thread sigmgr_thread() which will handle // SIGUSR1 and SIGRTMIN synchronouslypthread_create(ppid, NULL, sigmgr_thread, NULL);// Create 5 worker threads, which will inherit the thread mask of// the creator main threadfor (i 0; i 5; i) {pthread_create(ppid, NULL, worker_thread, NULL);}// send out 50 SIGUSR1 and SIGRTMIN signalsfor (i 0; i 50; i) {kill(pid, SIGUSR1);printf(main thread, send SIGUSR1 No. %dn, i);kill(pid, SIGRTMIN);printf(main thread, send SIGRTMIN No. %dn, i);sleep(10);}exit (0);
}注意事项在基于 Linux 的多线程应用中对于因为程序逻辑需要而产生的信号可考虑使用同步模型进行处理而对会导致程序运行终止的信号如 SIGSEGV 等必须按照传统的异步方式使用signal、 sigaction注册信号处理函数进行处理。这两种信号处理模型可根据所处理的信号的不同同时存在一个 Linux 应用中不要在线程的信号掩码中阻塞不能被忽略处理的两个信号 SIGSTOP 和 SIGKILL。不要在线程的信号掩码中阻塞 SIGFPE、SIGILL、SIGSEGV、SIGBUS。确保 sigwait() 等待的信号集已经被进程中所有的线程阻塞。在主线程或其它工作线程产生信号时必须调用 kill() 将信号发给整个进程而不能使用 pthread_kill()发送某个特定的工作线程否则信号处理线程无法接收到此信号。因为 sigwait使用了串行的方式处理信号的到来为避免信号的处理存在滞后或是非实时信号被丢失的情况处理每个信号的代码应尽量简洁、快速避免调用会产生阻塞的库函数。小结在开发 Linux 多线程应用中 如果因为程序逻辑需要引入信号 在信号处理后程序仍将继续正常运行。在这种背景下如果以异步方式处理信号在编写信号处理函数一定要考虑异步信号处理函数的安全 同时 程序中一些库函数可能会被信号中断错误返回这时需要考虑对 EINTR 的处理。另一方面也可考虑使用上文介绍的同步模型处理信号简化信号处理函数的编写避免因为信号处理函数执行上下文的不确定性而带来的风险。
