c - 我应该如何在不使用锁的情况下在另一个线程的回调中注册更新？

Question

这是似乎属于“天真明显但可能是错误的”类别的问题之一。当然，我正在努力寻找适用于所有极端情况的解决方案。看来这一定是一个经常遇到的问题。

我有一个“硬件”线程和一个“处理”线程。

硬件线程在我无权访问的封闭二进制库中运行。

处理线程向硬件线程注册回调，以通知与硬件状态更改相关的某些(罕见)事件。

我希望能够通知处理线程中的事件循环状态已经改变。我想这样做而不需要依赖外部库或以不可移植的方式，并且不使用锁(因为我不知道硬件线程何时可能想要再次通知处理线程)。

所以，我目前对于如何解决这个问题的想法是这样的:

#include <signal.h>

// sig_atomic_t is used so update is always in a sane state
static volatile sig_atomic_t update = 0;

// called from hardware thread
int callback_function() {
    update += 1;
}

// called regularly from processing thread
int processing_function() {
    static sig_atomic_t local_update = 0; // The same type as update

    if (local_update != update){
        update_internal_hardware_state(); // We necessarily call once per callback
        local_update += 1;
    }
}

很明显，如果 update 回绕并且恰好在下一次调用 processing_function 之前达到 local_update 的值，这将会中断(尽管几乎可以肯定我可以假设这永远不会发生)。

我是否在这里错过了一些微妙的(或不那么微妙的)东西？

有没有更好的方法来解决整个问题？

可以假定回调仅从一个线程(硬件线程)调用。

Answer 1

一个选项是使用标准 unix self-pipe trick .好处是管道的读取端可以与 select() 或 epoll() 一起使用，从而与 event loops 很好地集成。无需定期轮询原子变量的值。

#include <unistd.h>
#include <errno.h>

int self_pipe[2]; // the read end is non-blocking

// called from hardware thread
int callback_function() {
    write(self_pipe[1], "", 1); // notify by writing a byte
    return 0;
}

// called only when self_pipe[0] is ready for read
int processing_function() {
    for(;;) {
        char buf;
        ssize_t n = read(self_pipe[0], &buf, 1);
        if(n > 0) {
            // callback_function() has been called
        }
        else if(n < 0) {
            if(EAGAIN == errno)
                break;
            // handle an (unlikely) error
        }
        else {
            // handle pipe EOF if necessary
        }
    }
    return 0;
}

如果您使用的是 Linux >= 2.6.22 而不是管道，您可以使用 eventfd ，它基本上是一个在内核中维护的信号量，并通过 read() 和 write() 系统调用进行操作。同样，它的好处是它可以与事件循环一起使用。