c++ - 使用 pthread_kill() 终止因 I/O 而阻塞的线程的同步问题

Question

之前我问过question关于如何终止因 I/O 而阻塞的线程。考虑到一些优点，我使用了 pthread_kill() 而不是 pthread_cancel() 或写入管道。

我已经实现了使用 pthread_kill() 向目标线程发送信号 (SIGUSR2) 的代码。下面是这个的框架代码。大多数情况下，getTimeRemainedForNextEvent() 会返回一个阻止 poll() 数小时的值。由于这个较大的超时值，即使 Thread2 设置了 terminateFlag(以停止 Thread1)，Thread2 也会被阻塞，直到 Thread1 的 poll() 返回(如果套接字上没有事件，这可能会在几个小时后)。因此，我使用 pthread_kill() 向 Thread1 发送信号以中断 poll() 系统调用(如果它被阻止)。

static void signalHandler(int signum) {
    //Does nothing
}

// Thread 1 (Does I/O operations and handles scheduler events). 

void* Thread1(void* args) {
    terminateFlag = 0;
    while(!terminateFlag) {
        int millis = getTimeRemainedForNextEvent(); //calculate maximum number of milliseconds poll() can block.

        int ret = poll(fds,numOfFDs,millis);
        if(ret > 0) {
            //handle socket events.
        } else if (ret < 0) {
            if(errno == EINTR)
                perror("Poll Error");
            break;
        }

        handleEvent();  
    }
}

// Thread 2 (Terminates Thread 1 when Thread 1 needs to be terminated)

void* Thread2(void* args) {
    while(1) {

    /* Do other stuff */

    if(terminateThread1) {
            terminateFlag = 1;
            pthread_kill(ftid,SIGUSR2); //ftid is pthread_t variable of Thread1
            pthread_join( ftid, NULL );
        }
    }

    /* Do other stuff */
} 

如果 Thread2 在 poll() 系统调用中阻塞时设置 terminateFlag 并向 Thread1 发送信号，则上面的代码可以正常工作。但是，如果上下文切换发生在 Thread1 的 getTimeRemainedForNextEvent() 函数之后，并且 Thread2 设置了 terminateFlag 并发送信号，则 Thread1 的 poll() 会被阻塞几个小时，因为它丢失了中断系统调用的信号。

看来我不能使用互斥量进行同步，因为 poll() 将持有锁直到它被解锁。我可以应用任何同步机制来避免上述问题吗？

Answer 1

首先，多线程访问共享变量terminateFlag must受到互斥锁或类似同步机制的保护，否则您的程序不符合要求并且所有赌注都将关闭。例如，这可能看起来像这样:

void *Thread1(void *args) {
    pthread_mutex_lock(&a_mutex);
    terminateFlag = 0;
    while(!terminateFlag) {
        pthread_mutex_unlock(&a_mutex);

        // ...

        pthread_mutex_lock(&a_mutex);
    }
    pthread_mutex_unlock(&a_mutex);
}

void* Thread2(void* args) {
    // ...

    if (terminateThread1) {
        pthread_mutex_lock(&a_mutex);
        terminateFlag = 1;
        pthread_mutex_unlock(&a_mutex);
        pthread_kill(ftid,SIGUSR2); //ftid is pthread_t variable of Thread1
        pthread_join( ftid, NULL );
    }

    // ...
} 

但这并没有解决主要问题，线程 2 发送的信号可能会在测试 terminateFlag 之后但在调用 之前传递给线程 1 poll()，尽管它确实缩小了可能发生这种情况的窗口。

最干净的解决方案是@PaulSanders 的回答已经建议的:让线程 2 通过线程 1 正在轮询的文件描述符唤醒线程 1(即通过管道)。然而，由于您似乎有合理的理由寻求替代方法，因此也应该可以通过适当使用信号屏蔽来使您的信号方法起作用。扩展@Shawn 的评论，以下是它的工作原理:

1. 父线程在启动线程 1 之前阻塞 SIGUSR2，因此从其父线程继承其信号掩码的线程 1 从阻塞的信号开始。

2. 线程 1 使用 ppoll() 而不是 poll()，以便能够指定 SIGUSR2 将是在通话期间畅通无阻。 ppoll() 以原子方式处理信号掩码，因此当信号在调用之前被阻塞并在调用中解除阻塞时，信号不会丢失。

3. 线程 2 使用 pthread_kill() 向线程 1 发送 SIGUSR2 使其停止。因为该信号只有在执行 ppoll() 调用时才会为该线程解除阻塞，所以它不会丢失(阻塞的信号在解除阻塞之前保持挂起状态)。 ppoll() 正是为这种使用场景而设计的。

4. 您甚至应该能够取消 terminateThread 变量和关联的同步，因为您应该能够依赖 ppoll()< 期间传递的信号 调用并因此导致执行 EINTR 代码路径。该路径不依赖于 terminateThread 来使线程停止。