Linux系统编程（五）并发（信号、线程）

最新推荐文章于 2024-05-09 15:45:00 发布

Patarw_Li

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分类专栏： Linux系统编程文章标签： linux 运维服务器

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版权

2.3 线程同步（互斥量、条件变量、信号量、读写锁）

2.4 线程属性，线程同步的属性

2.5 openmp 线程标准（相对于 posix 线程标准）

一、信号

1.1 信号的概念

信号是软件层面的中断。信号的响应依赖于中断。信号分为标准信号和实时信号。

kill -l 可以查看系统中的信号：

core 文件是程序出错的现场，可以使用 gdb 对 core 文件进行调试。

1.2 signal()

signal(2) 可以为特定的信号 signum 注册一个新的处理函数 handler，并且返回之前的处理函数。当出现特定的信号 signum 就会调用 handler。假如 handler 为 SIGIGN，则信号会被忽视；若 handler 为 SIGDFL，则会执行默认的处理函数。

#include <signal.h>

typedef void (*sighandler_t)(int);

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

该函数实际的样子：

例子：

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

void sig_handler(int signum)
{
  write(1, "1", 1);
}

int main()
{
  // signal(SIGINT, SIGIGN);
  signal(SIGINT, sig_handler);

  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    write(1, "*", 1);
    sleep(1);
  }
  exit(0);
}

ctrl + c 可以发出 SIGINT 信号，所以每次使用 ctrl + c 都会调用一次信号处理函数 sig_handler：

重点：信号会打断阻塞的系统调用！！

如果 ctrl + c 按的很快的话可以看到 sleep 系统调用会被打断。比如 open 和 read 系统调用中的两个错误码：

所以在前面例子中系统调用失败可能是由于信号导致的假错误，这时候我们可以重新进行一次系统调用。

不能随意地在信号处理函数中往外跳。

1.3 可重入函数

信号的不可靠，比如说第一次调用还没结束，第二次调用就开始了（连续两个相同信号到来）。可以使用可重入函数解决，可重入函数在第一次调用还没结束时发生第二次调用不会出错。

所有的系统调用都是可重入的，部分库函数是可重入的。

memcpy() 的两个内存地址空间不能重叠，而 memmove() 可以。

1.4 信号的响应过程（重点）

信号从收到到响应有一个不可避免的延迟。在从 kernel 返回到 user 态的时候才会查看 mask 和 pending 位图的按位与，然后响应信号。

如何忽略掉一个信号的？(mask 清 0)

标准信号为什么要丢失（多次置 pending 为 1，只响应一次）。

在收到多个标准信号时，标准信号的响应没有严格的顺序。

在响应信号的时候，mask 置 0，防止重入。

1.5 信号相关函数（kill、raise、alarm、pause、abort）

1. kill(2) 系统调用可以发送任意信号给任意进程或进程组。

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int sig);

pid 有如下四种情况：

当 pid 为正数时，sig 信号被发送给 pid 指定的进程。
当 pid 为 0 时，sig 信号会被发送给调用进程的进程组内的所有进程。
当 pid 为 -1 时，sig 信号会被发送给当前进程有权限发送信号的每一个进程，除了 init 进程（1 号进程）。
当 pid 小于 -1 时，sig 信号会被发送给 pgid 为 -pid 的进程组内的所有进程。

sig 参数为 0 时，不发送任何信号，可以用于检测进程和进程组是否存在（错误码为 ESRCH）。

2. raise(3) 可以给当前进程或线程发送信号。

#include <signal.h>

int raise(int sig);

在单线程的程序中 raise() 等效于：

kill(getpid(), sig);

在多线程的程序中 raise() 等效于：

pthread_kill(pthread_self(), sig);

3. alarm(2) 系统调用可以定时发送一个 SIGALRM 信号（注意不要在一个程序中多次使用 alarm ，多次使用时，只有最后一个 alarm 生效）。

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

当 seconds 为 0 时，所有等待的 alarm 都被取消。

alarm 可以用于实现流量控制，有如下两种方式：

漏桶，就算海量的数据到来，还是以固定的速率处理数据，但没有数据的时候会死等。
令牌桶，没有数据的时候会攒令牌，当数据到来的时候可以根据令牌数量处理更多的数据。

例子，mytbf，可以使用令牌桶来读取文件内容：

/* main.c */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include "mytbf.h"

#define CPS 10
#define BUFSIZE 1024
#define BURST 100

int main(int argc, char **argv)
{
  int sfd, dfd = 1;
  char buf[BUFSIZE];
  int len, ret, pos, token_nums;
  mytbf_t *tbf;

  if (argc < 2) {
    fprintf(stderr, "Usage...\n");
    exit(1);
  }

  tbf = mytbf_init(CPS, BURST);
  if (tbf == NULL) {
    fprintf(stderr, "tbf is NULL\n");
    exit(1);
  }

  do {
    if ((sfd = open(argv[1], O_RDONLY)) < 0) {
      if (errno != EINTR) {
        perror("open()");
        exit(1);
      }
    }
  } while (sfd < 0);

  while (1) {
    token_nums = mytbf_

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