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线程和信号

分类： LINUX

2015-03-03 09:36:15

问题一：在多线程环境，如果对一个进程发送信号，信号由哪个线程处理？其他线程的工作是否会被信号处理函数中断？
答：进程中的信号是递送到单个线程的。在POSIX.1线程模型中，异步信号被发送到进程以后，进程中当前没有阻塞该信号的某个线程被选中接受信号。在信号处理函数执行过程中，只有接受信号的线程被中断，其他线程不受影响。见代码：

  1. #include <signal.h>
  2. #include <time.h>
  3. #include <stdlib.h>
  4. #include <stdio.h>
  5. #include <unistd.h>

  7. typedef void Sigfunc(int);

  9. sigset_t mask;

  11. Sigfunc *
  12. signal(int signo, Sigfunc *func){
  13.         struct sigaction act, oact;

  15.         act.sa_handler = func;
  16.         sigemptyset(&act.sa_mask);
  17.         act.sa_flags = 0;
  18.         if (signo == SIGALRM) {
  19. #ifdef SA_INTERRUPT
  20.                 act.sa_flags |= SA_INTERRUPT;
  21. #endif
  22.         } else {
  23. #ifdef SA_RESTART
  24.                 act.sa_flags |= SA_RESTART;
  25. #endif
  26.         }
  27.         if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
  28.                 return(SIG_ERR);
  29.         return(oact.sa_handler);
  30. }


  33. static void sig_int(int signo){
  34.     printf("\n\tSIGINT REACH\n");
  35. }

  37. void * thr_fn(void *arg){
  38.     for(;;){
  39.         printf("thread pid %u\n", pthread_self());
  40.         sleep(100000);
  41.         printf("thread(%u) sleep interrupt\n",pthread_self());
  42.     }
  43. }

  45. int main(void){
  46.     sigset_t oldmask;
  47.     int err;
  48.     void *tret;
  49.     pthread_t tid;
  50.     pthread_t tid2;

  52.     sigemptyset(&mask);
  53.     sigaddset(&mask, SIGINT);

  55.     if(signal(SIGINT,sig_int) == SIG_ERR)
  56.         perror("signal(SIGINT) error");

  58.     err = pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, 0);
  59.     if(err != 0)
  60.         perror("Can't create thread");
  61.     
  62.     err = pthread_create(&tid2, NULL,thr_fn, 0);
  63.     if(err != 0)
  64.         perror("Can't create thread");
  65.     pthread_sigmask(SIG_BLOCK,&mask,&oldmask);
  66.     sleep(1000000);
  67.     printf("main thread sleep interrupt\n");
  68.     sleep(1000000);
  69.     printf("main thread sleep interrupt\n");
  70.     return 0;
  71. }
在Solaris10上执行的结果如下：
bash-3.2# ./thread_sig
thread pid 3
thread pid 2
^C
        SIGINT REACH
thread(2) sleep interrupt
thread pid 2

我们知道，当执行sleep的过程中，一旦接收到信号，sleep函数将被中断。以上代码，由于主线程阻塞了SIGINT信号。因此，thread pid 2 线程被中断。但是，主线程 和 thread pid 3 仍然正常工作。
注： 如果把 pthread_sigmask(SIG_BLOCK,&mask,&oldmask); 写在创建线程的前面，那么所有的线程都将阻塞 SIGINT信号。

问题二：sigwait之前为什么要阻塞所等待的信号？
书上说，“如果信号在sigwait调用的时候没有被阻塞，在完成对sigwait调用 之前会出现一个时间窗，在这个窗口期，某个信号可能在线程完成sigwait调用之前就被递送了”。但是，我在机器上（CentOS5 & Solaris）测试的结果是——如果不阻塞等待信号，那么信号处理函数将被执行，sigwait继续等待。每次都是如此。如果在sigwait之前阻塞等待信号，则信号处理函数不会被执行，sigwait被唤醒。因为，sigwait函数会自动取消信号集的阻塞状态，只到有新的信号被递送。在返回之前，sigwait将恢复线程的信号屏蔽字。见代码：

  1. #include <signal.h>
  2. #include <time.h>
  3. #include <stdlib.h>
  4. #include <stdio.h>
  5. #include <unistd.h>

  7. typedef void Sigfunc(int);

  9. sigset_t mask;

  11. /* Reliable version of signal(), using POSIX sigaction(). */
  12. Sigfunc *
  13. signal(int signo, Sigfunc *func)
  14. {
  15.         struct sigaction act, oact;

  17.         act.sa_handler = func;
  18.         sigemptyset(&act.sa_mask);
  19.         act.sa_flags = 0;
  20.         if (signo == SIGALRM) {
  21. #ifdef SA_INTERRUPT
  22.                 act.sa_flags |= SA_INTERRUPT;
  23. #endif
  24.         } else {
  25. #ifdef SA_RESTART
  26.                 act.sa_flags |= SA_RESTART;
  27. #endif
  28.         }
  29.         if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
  30.                 return(SIG_ERR);
  31.         return(oact.sa_handler);
  32. }

  34. static void sig_int(int signo)
  35. {
  36.     printf("\n\tSIGINT REACH\n");
  37. }

  39. void * thr_fn(void *arg)
  40. {
  41.     int err, signo;
  42.     for(;;){
  43.         signo = sigwait(&mask);
  44.         switch (signo){
  45.         case SIGINT:
  46.             printf("\nsigwait wake up\n");
  47.             break;    
  48.         default:
  49.             printf("unexpected signal %d\n",signo);
  50.             exit(1);
  51.         }
  52.     }
  53. }

  55. int main(void)
  56. {
  57.     int err;
  58.     void *tret;
  59.     pthread_t tid;

  61.     sigset_t oldmask;
  62.     sigemptyset(&mask);
  63.     sigaddset(&mask, SIGINT);

  65.     if(signal(SIGINT,sig_int) == SIG_ERR)
  66.         perror("signal(SIGINT) error");
  67. /*
  68.     if((err = pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask)) != 0)
  69.         perror("SIG_BLOCK error");
  70. */
  71.     err = pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, 0);
  72.     if(err != 0)
  73.         perror("Can't create thread");
  74.     
  75.     err = pthread_join(tid, tret);
  76.     if (err != 0)
  77.         perror("Can't join");

  79.     return 0;
  80. }
结果如下：
bash-3.2# ./thread_sig
^C
        SIGINT REACH
^C
        SIGINT REACH
^C
        SIGINT REACH
^C
        SIGINT REACH
^C
        SIGINT REACH
被杀掉

“使用sigwait的好处在于它可以简化信号处理，允许把异步产生的信号用同步的方式处理，为了防止信号中断线程，可以吧信号加到每个线程的信号屏蔽字中，然后安排专用的线程作信号处理。”

问题三：如果sigwait所等待的信号，注册了信号处理函数，那么信号处理函数被执行，还是sigwait被唤醒，还是两者都发生？
答：“如果信号被捕获,而且线程正在sigwait调用中等待同一信号，那么将由操作系统实现来决定以何种方式递送信号。操作系统实现可以让sigwait返回，也可以激活信号处理程序，但是不可能出现两者皆可的情况”。我在CentOS5 和 Solaris10 上测试的结果是，sigwait被唤醒，信号处理函数不会被执行，见代码：

  1. #include <signal.h>
  2. #include <time.h>
  3. #include <stdlib.h>
  4. #include <stdio.h>
  5. #include <unistd.h>

  7. typedef void Sigfunc(int);

  9. sigset_t mask;

  11. /* Reliable version of signal(), using POSIX sigaction(). */
  12. Sigfunc *
  13. signal(int signo, Sigfunc *func)
  14. {
  15.         struct sigaction act, oact;

  17.         act.sa_handler = func;
  18.         sigemptyset(&act.sa_mask);
  19.         act.sa_flags = 0;
  20.         if (signo == SIGALRM) {
  21. #ifdef SA_INTERRUPT
  22.                 act.sa_flags |= SA_INTERRUPT;
  23. #endif
  24.         } else {
  25. #ifdef SA_RESTART
  26.                 act.sa_flags |= SA_RESTART;
  27. #endif
  28.         }
  29.         if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
  30.                 return(SIG_ERR);
  31.         return(oact.sa_handler);
  32. }

  34. static void sig_int(int signo)
  35. {
  36.     printf("\n\tSIGINT REACH\n");
  37. }

  39. void * thr_fn(void *arg)
  40. {
  41.     int err, signo;
  42.     for(;;){
  43.         signo = sigwait(&mask);
  44.         switch (signo){
  45.         case SIGINT:
  46.             printf("\nsigwait wake up\n");
  47.             break;    
  48.         default:
  49.             printf("unexpected signal %d\n",signo);
  50.             exit(1);
  51.         }
  52.     }
  53. }

  55. int main(void)
  56. {
  57.     int err;
  58.     void *tret;
  59.     pthread_t tid;

  61.     sigset_t oldmask;
  62.     sigemptyset(&mask);
  63.     sigaddset(&mask, SIGINT);

  65.     if(signal(SIGINT,sig_int) == SIG_ERR)
  66.         perror("signal(SIGINT) error");

  68.     if((err = pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask)) != 0)
  69.         perror("SIG_BLOCK error");

  71.     err = pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, 0);
  72.     if(err != 0)
  73.         perror("Can't create thread");
  74.     
  75.     err = pthread_join(tid, tret);
  76.     if (err != 0)
  77.         perror("Can't join");

  79.     return 0;
  80. }
结果如下：
bash-3.2# ./thread_sig
^C
sigwait wake up
^C
sigwait wake up
^C
sigwait wake up
^C
sigwait wake up
^C
sigwait wake up
^C
sigwait wake up
^C
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