c++ sleep函数_Linux 多线程应用中如何编写安全的信号处理函数

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 ID，getpid（） 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 malloc（），free（）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/C++，Linux，golang技术，Nginx，ZeroMQ，MySQL，Redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒体，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，协程，DPDK等），免费分享

edf8a87f0453d259e8a9edf4031cf371.png

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。

sigwait

sigwait() 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.h>void 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, SIGRTMIN+2);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, SIGRTMIN+2);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, SIGRTMIN+2);kill(pid, SIGRTMIN);kill(pid, SIGRTMIN+2);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

4ea891b0d4aa21580cff86081ee5a354.png

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 SIGUSR1（10）会先于 SIGUSR2 (12)，SIGRTMIN（34）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：

  1. 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；
  2. 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。
  3. 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

12eb85c60b462c335ef5e027a6c1acd9.png

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.h>void 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("I'm thread %d, I'm 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。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.mzph.cn/news/457860.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

CoreAnimation (CALayer 动画)

CoreAnimation (CALayer 动画)

CoreAnimation基本介绍&#xff1a; CoreAnimation动画位于iOS框架的Media层CoreAnimation动画实现需要添加QuartzCore.FrameworkCoreAnimation基本上是LayerAnimationCoreAnimation分类&#xff1a; CoreAnimation作用&#xff1a; CoreAnimation CALayer基本介绍 CALayer的常…
阅读更多...
汇编为什么分段执行总是执行不了_iOS汇编教程（六）CPU 指令重排与内存屏障...

汇编为什么分段执行总是执行不了_iOS汇编教程（六）CPU 指令重排与内存屏障...

系列文章iOS 汇编入门教程(一)ARM64 汇编基础iOS 汇编入门教程(二)在 Xcode 工程中嵌入汇编代码iOS 汇编入门教程(三)汇编中的 Section 与数据存取iOS 汇编教程(四)基于 LLDB 动态调试快速分析系统函数的实现iOS 汇编教程(五)Objc Block 的内存布局和汇编表示前言具有 ARM 体系…
阅读更多...
GD32 使用stm32 固件库

GD32 使用stm32 固件库

1、 系统 1) 晶振起振区别 描述&#xff1a;启动时间&#xff0c;GD32 与STM32 启动时间都是2ms&#xff0c;实际上GD 的执行效率快&#xff0c;所以ST 的HSE_STARTUP_TIMEOUT ((uint16_t)0x0500)是2ms&#xff0c;但是这个宏定义值在GD 上时间就更加短了&#xff0c;所以要加大…
阅读更多...
js反混淆还原工具_SATURN反混淆框架

js反混淆还原工具_SATURN反混淆框架

本文为看雪论坛精华文章看雪论坛作者ID&#xff1a;梦野间摘要&#xff1a;近几年&#xff0c;软件的混淆强度一直在不断提升。基于编译器的混淆已经成为业界事实上的标准&#xff0c;最近的一些论文也表明软件的保护方式使用的是编译器级别的混淆。在这篇文章中&#xff0c;我…
阅读更多...
python 多线程并发_寻找python大神！！！python如何多线程并发？

python 多线程并发_寻找python大神！！！python如何多线程并发？

不是大神。尝试回答一下。 首先解释下什么叫做线程&#xff0c;什么叫做进程&#xff0c;在解释这两个概念前&#xff0c;我们还需要明白什么叫做GIL全局解释器锁。GIL 全局解释器锁&#xff1a; GIL(全局解释器锁&#xff0c;GIL 只有cpython有)&#xff1a;在同一个时刻&…
阅读更多...
Nginx/Apache发大招

Nginx/Apache发大招

导读网站程序的上传目录通常是不需要PHP执行解释权限&#xff0c;通过限制目录的PHP执行权限可以提网站的安全性&#xff0c;减少被攻击的机率。下面和大家一起分享下如何在Apache和Nginx禁止上传目录里PHP的执行权限。 Apache下禁止指定目录运行PHP脚本在虚拟主机配置文件中增…
阅读更多...
dmp文件查看表空间_innoDb文件

dmp文件查看表空间_innoDb文件

一&#xff0e;文件总体概述InnoDb文件主要有以下文件1. 参数文件&#xff1a;启动需要的各种参数作2. 日志文件&#xff1a;记录mysql实例某种条件做出的响应而写入的文件&#xff0c;如错误日志、二进制日志、慢查询日志、查询日志等3. Socket文件&#xff1a;连接需要的文件…
阅读更多...
论文笔记之：Deep Attention Recurrent Q-Network

论文笔记之：Deep Attention Recurrent Q-Network

Deep Attention Recurrent Q-Network 5vision groups 摘要&#xff1a;本文将 DQN 引入了 Attention 机制&#xff0c;使得学习更具有方向性和指导性。&#xff08;前段时间做一个工作打算就这么干&#xff0c;谁想到&#xff0c;这么快就被这几个孩子给实现了&#xff0c;自愧…
阅读更多...
linux c程序中内核态与用户态内存存储问题

linux c程序中内核态与用户态内存存储问题

Unix/Linux的体系架构 如上图所示&#xff0c;从宏观上来看&#xff0c;Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态&#xff08;或者用户空间和内核&#xff09;。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源&#xff0c;并提供上层应用程序运行的环境。用户态即上层应…
阅读更多...
线程自动退出_C++基础 多线程笔记(一)

线程自动退出_C++基础 多线程笔记(一)

join & detachjoin和detach为最基本的用法&#xff0c;join可以使主线程&#xff08;main函数&#xff09;等待子线程&#xff08;自定义的function_1函数&#xff09;完成后再退出程序&#xff0c;而detach可以使子线程与主线程毫无关联的独立运行&#xff0c;当主线程执行…
阅读更多...
数组拼接时中间怎么加入空格_【题解二维数组】1123：图像相似度

数组拼接时中间怎么加入空格_【题解二维数组】1123：图像相似度

1123&#xff1a;图像相似度时间限制: 1000 ms 内存限制: 65536 KB【题目描述】给出两幅相同大小的黑白图像(用0-1矩阵)表示&#xff0c;求它们的相似度。说明&#xff1a;若两幅图像在相同位置上的像素点颜色相同&#xff0c;则称它们在该位置具有相同的像素点。两幅图像的…
阅读更多...
（旧）子数涵数·C语言——条件语句

（旧）子数涵数·C语言——条件语句

首先&#xff0c;我们讲一下理论知识&#xff0c;在编程中有三种结构&#xff0c;分别是顺序结构、条件结构、循环结构&#xff0c;如果用流程图来表示的话就是&#xff1a; 那么在C语言中&#xff0c;如何灵活运用这三种结构呢&#xff1f;这就需要用到控制语句了。 而条件语句…
阅读更多...
识别操作系统

识别操作系统

使用p0f进行操作系统探测 p0f是一款被动探测工具&#xff0c;通过分析网络数据包来判断操作系统类型。目前最新版本为3.06b。同时p0f在网络分析方面功能强大&#xff0c;可以用它来分析NAT、负载均衡、应用代理等。 p0f的命令参数很简单&#xff0c;基本说明如下&#xff1a; l…
阅读更多...
常用RGB颜色表

常用RGB颜色表

转载于:https://www.cnblogs.com/Itwonderful/p/5550800.html
阅读更多...
linux ssh yum升级_Linux 运维必备的 13 款实用工具，拿好了

linux ssh yum升级_Linux 运维必备的 13 款实用工具，拿好了

作者丨Erstickthttp://blog.51cto.com/13740508/2114819本文介绍几款 Linux 运维比较实用的工具&#xff0c;希望对 Linux 运维人员有所帮助。1. 查看进程占用带宽情况 - NethogsNethogs 是一个终端下的网络流量监控工具可以直观的显示每个进程占用的带宽。下载&#xff1a;htt…
阅读更多...
iOS应用如何支持IPV6

iOS应用如何支持IPV6

本文转自 http://www.code4app.com/forum.php?modviewthread&tid8427&highlightipv6 果然是苹果打个哈欠&#xff0c;iOS行业内就得起一次风暴呀。自从5月初Apple明文规定所有开发者在6月1号以后提交新版本需要支持IPV6-Only的网络&#xff0c;大家便开始热火朝天的研…
阅读更多...
SQL Server -- SQLserver 存储过程执行错误记录到表

SQL Server -- SQLserver 存储过程执行错误记录到表

SQLserver 存储过程执行错误记录到表 From: http://blog.csdn.net/leshami/article/details/51333650 对于在执行存储过程中碰到的一些错误&#xff0c;如果未及时捕获或者说传递给前端应用程序来&#xff0c;在这样的情形下&#xff0c;故障的排查显得尤为困难。基于此&…
阅读更多...
Windows下C语言连接Oracle数据库

Windows下C语言连接Oracle数据库

为什么80%的码农都做不了架构师&#xff1f;>>> 最近公司有个项目需要用到Oracle数据库&#xff0c;我负责前期的调研。由于项目要用到C和PHP两种语言&#xff0c;所以先收集这两种语言连接Oracle的方法。PHP使用的是Laravel框架&#xff0c;直接使用了Laravel-OCI…
阅读更多...
SU suspecfk命令学习

SU suspecfk命令学习

用suplane生成平面&#xff0c;并查看其FK谱&#xff0c; 水平反射界面经FK变换后&#xff0c;波数为0&#xff0c; 正好处于临界&#xff0c;乃奎斯特频率&#xff0c; 有空间假频&#xff0c; Over&#xff0c;不足之处&#xff0c;欢迎批评指正。 转载于:https://www.cnblog…
阅读更多...
dblink查询_分库数据如何查询统计

dblink查询_分库数据如何查询统计

分库后的计算不能直接使用SQL&#xff1b;异构库 SQL 函数不尽相同&#xff1b;JAVA 硬编码实施难度大&#xff1b;即使借助透明网关访问远程数据库&#xff0c;分库性能优化也是头疼问题。一般常规办法&#xff1a;方法1&#xff1a;java硬编码简单的跨库count运算&#xff0c…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023