c - sem_wait 上的线程阻塞导致其他线程挂起

Question

我用 C 编写了一个通用队列，用于各种负载类型。它是一个阻塞队列，因此消费者线程将阻塞等待队列被生产者线程填充。

我已经使用 check 单独测试了队列代码，包括线程阻塞等待将值添加到队列的行为。所有这些测试都通过了，但是，当将队列集成到代码的其余部分时，我遇到了这样一种情况:线程第一次尝试阻塞队列时，所有其他线程都挂起。

具体来说，我正在集成的程序是一个更大生态系统的成员，因此有一个启动脚本来初始化程序，然后进行守护进程。守护线程然后创建几个分离的线程来执行各种功能。其中一个线程调用 sem_wait，所有线程都挂起，包括生成守护进程的线程。

为确认此调用是问题所在，我使用调试器以非守护程序模式运行程序，确认 sem_wait 已挂起。在生成在队列中等待的线程之前，我还添加了一个 sleep。在这种情况下，其他线程继续前进，然后在调用 sem_wait 时挂起。

有问题的队列只对这个程序可见。它的引用存储为全局变量。调用 sem_wait 时，队列肯定是空的。

队列代码如下:

//Queue.h
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

typedef void (*freeFunction)(void *);

typedef struct _queueNode {
  void *data;
  struct _queueNode *next;
} queueNode;


typedef struct queue {
  sem_t *logicalLength;
  size_t elementSize;

  queueNode *head;
  queueNode *tail;

  freeFunction freeFn;
  pthread_mutex_t *queueLock;
} queue_t;

void queue_initialize(queue_t *queue, size_t elementSize, freeFunction freeFn);
void queue_destroy(queue_t *queue); // Removes all elements from the queue

int queue_size(queue_t *queue); // Returns the number of elements in the queue

void queue_add(queue_t *queue, void *element);          // Adds to tail
int queue_take(queue_t *queue, void *elementBuffer); // Returns/removes head, blocks if empty


//Queue.c
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <time.h>

#include "Queue.h"

void queue_initialize(queue_t *queue, size_t elementSize, freeFunction freeFn) {

  assert(elementSize > 0);
  assert(queue != NULL);

  queue->elementSize = elementSize;

  queue->head = NULL;
  queue->tail = NULL;

  queue->freeFn = freeFn;

  queue->logicalLength = calloc(1, sizeof(sem_t));
  queue->queueLock = calloc(1, sizeof(pthread_mutex_t));

  sem_init(queue->logicalLength, 0, 0);

  pthread_mutexattr_t attr;
  pthread_mutexattr_init(&attr);
  pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
  pthread_mutex_init(queue->queueLock, &attr);

}

void queue_destroy(queue_t *queue) {

    assert(queue != NULL);

    queueNode *current;

    while(queue->head != NULL) {

        current = queue->head;
        queue->head = current->next;

        if(queue->freeFn != NULL) {

            queue->freeFn(current->data);

        }

        free(current->data);
        free(current);

    }

    queue->head = NULL;
    queue->tail = NULL;

    pthread_mutex_destroy(queue->queueLock);
    sem_destroy(queue->logicalLength);

    free(queue->queueLock);
    free(queue->logicalLength);

}

void queue_add(queue_t *queue, void *element) {

    assert(queue != NULL);
    assert(element != NULL);

    pthread_mutex_lock(queue->queueLock);

        queueNode *node = calloc(1, sizeof(queueNode));
        node->data = calloc(1, queue->elementSize);

        node->next = NULL;

        memcpy(node->data, element, queue->elementSize);

        if(queue->head == NULL) {

            queue->head = queue->tail = node;

        } else {

            queue->tail->next = node;
            queue->tail = node;

        }

        sem_post(queue->logicalLength);

    pthread_mutex_unlock(queue->queueLock);

}

void queue_removeNode(queue_t *queue, void *elementBuffer) {

    pthread_mutex_lock(queue->queueLock);

        if( queue->head == NULL ) {

            pthread_mutex_unlock(queue->queueLock);
            return;
        }

        queueNode *node = queue->head;
        memcpy(elementBuffer, node->data, queue->elementSize);

        if(queue->head == queue->tail)
            queue->tail = NULL;

        queue->head = node->next;

        if(queue->freeFn) {

            queue->freeFn(node->data);
        }

        free(node->data);
        free(node);

    pthread_mutex_unlock(queue->queueLock);

}

int queue_take(queue_t *queue, void *elementBuffer) {

    assert(queue != NULL);
    assert(elementBuffer != NULL);

    int result = EXIT_SUCCESS;

    sem_wait(queue->logicalLength);

    queue_removeNode(queue, elementBuffer);

    return result;
}

下面是暴露问题的代码:

//fei.h
...
#include "Queue.h"
extern queue_t *commandQueue;
...

//fei.c
#include "fei.h"
#include "commandHandler.h"
#include "Queue.h"

queue_t *commandQueue;

int main (int argc, char **argv){

    int debugFlag = handleOpts(argc, argv);

    if(!debugFlag){
        int rc = daemonize();
        if(rc != 0){
            exit(rc);
        }
    }

    rc = setConfigValues();
    if(rc){
        exit(rc);
    } 

    queue_t *commandQueue = calloc(1, sizeof(queue_t));
    queue_initialize(commandQueue, sizeof(commandPack_t), commandFree);

    if(getPortIsock() == 0){ // This is a simple config value
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

    pthread_t id;
    pthread_attr_t attr;
    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    pthread_create(&id, &attr, receiveCommands, NULL);
    pthread_create(&id, &attr, processCommands, NULL);

    if(!setSocketIsock()){
        exit(1);
    }
    while(!checkIfConnectedToSct())
        usleep(50000);

    receiveCCSDSPackets();
    exit (0);
}

// commandHandler.c
#include "Queue.h"
#include "fei.h"
#include "commandHandler.h"

queue_t *commandQueue;

void *receiveCommands(){

    getNewCsockConnection();
    connectedToSct = 1;

    while(1){
        commandPack_t cmd;
        int validCommand = getCommand(CSOCKET, &cmd);
        if(validCommand == RECEIVE_SUCCESS){

        queue_add(commandQueue, &cmd);

        } else{
            usleep(5000);
        }
    }
    return NULL;
}

void *processCommands(){
    while(1){
        commandPack_t cmdToProcess;

        /* Blocking queue */
        queue_take(commandQueue, &cmdToProcess);


        switch(cmdToProcess.command){
            // Command processing
        }

        commandFree(&cmdToProcess);
    }
    return NULL;
}

receiveCommands 函数是生产者线程，processCommands 函数是消费者线程。这些是代码库中唯一引用 commandQueue 的地方。虽然它是可变的，但主线程的执行很少超出 setSocketIsock() 条件检查。

欢迎任何见解。

Answer 1

在 main() 中，你有这一行:

queue_t *commandQueue = calloc(1, sizeof(queue_t));

这使得 commandQueue 成为 main 的局部变量。您的其他函数使用一个也名为 commandQueue 的全局变量。这使我认为您不打算在 main 中重新声明 commandQueue。因此，将上面的行更改为:

commandQueue = calloc(1, sizeof(queue_t));