c - 带有长信号处理程序的定时器问题 (SIGALARM)

Question

有一个定时器每 1 秒发出一次信号 SIGALARM。休眠的信号处理程序注册了 2 秒。怎么了？具体来说，我有以下代码，其中进程运行多个线程。非常有趣的是，使用这个长信号处理程序，其他线程似乎被阻止执行...谁能解释为什么会这样？

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //rand
#include <sys/wait.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
#include <pthread.h>
#define NUM_THREADS 2

int init_timer(int real_time, int msec) {
    struct itimerval timeslice;
    timeslice.it_interval.tv_sec = msec / 1000;
    timeslice.it_interval.tv_usec = (msec % 1000) * 1000;
    timeslice.it_value.tv_sec = msec / 1000;
    timeslice.it_value.tv_usec = (msec % 1000) * 1000;
    setitimer(real_time ? ITIMER_REAL : ITIMER_VIRTUAL, &timeslice, NULL);
    return 0;
}

void install_handler(int signo, void(*handler)(int)) {
    sigset_t set;
    struct sigaction act;

    /* Setup the handler */
    act.sa_handler = handler;
    act.sa_flags = SA_RESTART;
    sigaction(signo, &act, 0);

    /* Unblock the signal */
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, signo);
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);
    return;
}

void timerTest(int signo)
{
    printf("000\n");
    sleep(1);
    printf("111\n");
}

void * threadTest(void * threadId)
{
    while(true)
    {
        printf("222\n");
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int real_time = 1;
    int tick_msec = 10;
    init_timer(real_time, tick_msec);
    install_handler(real_time ? SIGALRM : SIGVTALRM, &timerTest);

    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    int rc;
    long t;
    for (t = 0; t < NUM_THREADS; t++) {
        rc = pthread_create(&threads[t], NULL, threadTest, (void *) t);
        if (rc) {
            exit(-1);
        }
    }

    void * status;
    for (t = 0; t < NUM_THREADS; t++) {
        rc = pthread_join(threads[t], &status);
        if (rc) {
            exit(-1);
        }
    }
    pthread_exit(NULL);
}

打印输出:

222
222
222
222
...
222
000
111
000
111
...

第一个111出现后就没有222了吗？为什么会这样？

Answer 1

信号被传送到特定线程，因此信号处理程序在特定线程(信号被传送到的线程)中运行。如果信号被传递给写出 222\n 的线程，则该线程必须停止写出 222\n 并运行信号处理程序。您的示例信号处理程序需要一整秒才能运行，因此在这一整秒内该线程可能不会写出 222\n。

此外，由于您正在使用 printf 写出所有这些字节，因此在 libc 中进行了一些锁定。由于 printf 不是“异步信号安全”函数，因此实际上未定义如果在信号处理程序中使用它会发生什么。您观察到的行为的一种可能解释是这样的。如果在该线程持有 stdout 锁时将信号传递给该线程，则在处理程序返回之前，没有其他线程能够写入 stdout，并且该线程中运行的“正常”代码可以释放该锁。不过，在这种情况下，信号处理程序仍然可以写入标准输出，因为锁是一个 rlock，它可以在任何特定线程中重复获取。不过，这可能因特定平台、C 库、线程库或月相而异。不过，您的示例很容易转换为使用 write(2)，它或多或少地展示了相同的问题行为，具有或多或少相同的修复，并且不依赖于未定义的行为。

如果您在 222\n 线程中SIG_BLOCK 定时器信号，那么信号处理程序将始终在主线程中运行，您将继续获得 222\n 信号处理程序休眠时输出。

Seth 还提出了关于仅在信号处理程序中使用安全函数的重要观点。使用任何其他意味着您的程序的行为是未定义的。