c++ - 有没有办法在 Linux 上用 C++ 原子地刷新二进制信号量？

Question

一些内核在信号量上提供“flush”操作来解除所有等待信号量的任务的阻塞。

例如，VxWorks 有一个 semFlush() API 原子地解除对指定信号量上挂起的所有任务的阻塞，即所有任务在允许运行之前都将被解除阻塞。

我正在 Linux 上实现一个 C++ 类，它的行为类似于二进制信号量，并且还具有这种“刷新”功能。不幸的是，semaphore.h在 Linux 上不提供类似 API 的 flush() 或 broadcast() 。

我尝试过的:使用 condition variables实现二进制信号量 .
这是我的伪代码:

class BinarySem
{
    BinarySem();

    bool given;
    mutex m;
    condition_var cv;
    give();
    take();
    take( Timeout T );
    tryTake();
    flush();
}

BinarySem::BinarySem()
: given(false)
{}

// take(Timeout T), tryTake() not shown
// to make question concise on StackOverflow

BinarySem::give()
{
    {
        lock_guard lk(m);
        given = true;
    }
    cv.notify_one();
}   

BinarySem::flush()
{
    {
        lock_guard lk(m);
        given = true;
    }
    cv.notify_all();
}

BinarySem::take()
{
    unique_lock lk(m);
    while(!given)
    {
        cv.wait(lk);
    }
    given = false;
    lk.unlock();
}

然而，这个 flush()不会以正确的方式行事。
假设，我们有 2 个线程在等待 BinarySem(即它们都调用了 take())。
让这些线程成为 hiPrioThread和 loPrioThread .

当 flush()在 BinarySem 上被调用对象， hiPrioThread将从 take() 退出并运行。
当它产生时( hiPrioThread 只是产生，它还没有退出)， loPrioThread仍然无法运行，因为 bool 值 given现在是 false再次。需要 bool 值来防止虚假唤醒。

相反，信号量的 flush()函数应该只是解除所有线程的阻塞，只要有机会它们就可以运行。

如果我不设置怎么办 given = false末 take() ?这将使我的代码容易受到虚假唤醒的影响，然后当 give() 时多个线程可能会被解除阻塞。用来。

有没有人有什么建议？

Answer 1

从一些“CyclicBarrier”实现中借用一个概念，并有一个生成或循环计数器。

“刷新”信号量然后推进一代。每个接受者在等待之前记下它的代，接受者等待信号量是given或为了世代改变:

BinarySem::flush() {
  {
    lock_guard lk(m);
    current_gen++;    // "flush" all waiters from the previous gen
    //given = true;   // No need to give; the 'current' taker will do this when done
  }
  cv.notify_all();
}

BinarySem::take() {
  lock_guard lk(m);
  uint64_t my_generation = current_gen;
  while (!given && my_generation == current_gen) {
    cv.wait(lk);
  }
  if (my_generation == current_gen) {
    given = false;
  }
}

(警告:未经测试)