【APUE】Chapter12 Thread Control

今天看了APUE的Chapter12 Thread Control的内容,记录一下看书的心得与示例code。

这一章的内容是对Chapter11 Threads(见上一篇日志)的补充,大部分内容都是理论上的分析提点,大概就是告诉读者:你先知道pthread有这么个特性,如果将来遇到了可以去查查。

(一)Thread Limits

这里主要介绍了pthread_attr_t的属性变量,可以通过设置属性变来定制化threads的特性(P426)。

其中,一个重要的属性就是thread的stack size。代码示例如下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>


void *thr_fun(void  *arg)
{
    puts("Thread is working.");
    pthread_exit((void *)0);
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    int err,i;
    pthread_attr_t attr;

    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setstacksize(&attr, 1024*1024);

    for ( i=0;;++i )
    {
        err = pthread_create(&tid, &attr, thr_fun, NULL);
        if( err  )
        {
            fprintf(stderr, "pthread_create():%s\n", strerror(err));
            break;
        }
    }

    printf("i = %d\n",i);
    pthread_attr_destroy(&attr);

    exit(0);
}

上述代码的功能是
(1)在main主线程中不断创建新的线程,用pthread_attr_t初始化每个线程的stack size为1024*1024B(单位是字节

(2)每个线程的任务比较简答:就是puts一段儿字符串,然后就完事返回了

(3)虽然每个线程很快就完事儿了,但是产生的线程并没有被收尸,还占着当前进程的茅坑呢(还占用着产生它的进程的资源呢)。

运行结果如下:

代码运行的环境是一个centos server,大概当前线程能够负担的最大线程数是32750个1024*1024B的线程。

(二)Detach

如果我对上述的代码修改一下,如下:

    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setstacksize(&attr, 1024*1024);
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

结果就不一样了:该程序会一直运行,除非人工强制结束进程。

或者像下面这样改:

        err = pthread_create(&tid, &attr, thr_fun, NULL);
        if( err  )
        {
            fprintf(stderr, "pthread_create():%s\n", strerror(err));
            break;
        }
        pthread_detach(tid);

结果也是程序一直运行,不停下来。

通过这个例子不仅可以理解pthread_attr_t的用法,同时对pthread_detach的含义有了进一步理解。

(1)在pthread_attr_setdetachstate中设定detach属性,相当于告诉操作系统,这个线程创建完就让他自生自灭了,运行完自己给自己清理了。

(2)phread_detach(tid),相当于告诉操作系统,咱们主动为刚才创建的pthread_t为tid的线程收尸,把它清理干净了。

还有一种给线程收尸的方式是用pthread_join。但是敢用这种方式的前提是,调用pthread_join之前,线程没有被detach。看如下代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>

void *thr_fun(void  *arg)
{
    puts("Thread is working.");
    pthread_exit((void *)0);
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    int err,tret;
    pthread_attr_t attr;
    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    err = pthread_create(&tid, &attr, thr_fun, NULL);
    if( err  )
        fprintf(stderr, "pthread_create():%s\n", strerror(err));
    else
        printf("created\n");
    err = pthread_join(tid, (void *)&tret);
    if( err  )
        fprintf(stderr, "pthread_create():%s\n", strerror(err));
    else
        printf("joined\n");
    pthread_attr_destroy(&attr);
    exit(0);
}

上述代码运行结果如下:

从运行结果可以看到:线程被创建成功,并且执行了;但是由于线程在创建时候pthread_attr_t被设置成detach的了,于是pthread_join就对其失效了。

(三)Recursive Mutex

书上给了一段代码,但是仅供观看,不能run;为了能够运行出结果,我稍微做了一些修改。代码如下:

#include "apue.h"
#include <pthread.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>

int makethread(void *(*fn)(void *), void *arg)
{
    int err;
    pthread_t tid;
    pthread_attr_t attr;

    err = pthread_attr_init(&attr);
    if ( err!=0 )
        return err;
    err = pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    if ( err==0 )
        err = pthread_create(&tid, &attr, fn, arg);
    pthread_attr_destroy(&attr);
    return err;
}

struct to_info{
    void (*to_fn)(void *);
    void *to_arg;
    struct timespec to_wait;
};

#define SECTONSEC 1000000000
#define USECTONSEC 1000

void * timeout_helper(void *arg)
{
    struct to_info *tip;
    tip = (struct to_info *)arg;
    clock_nanosleep(CLOCK_REALTIME, 0, &tip->to_wait, NULL);
    (*tip->to_fn)(tip->to_arg);
    free(arg);
    return 0;
}

void timeout(const struct timespec *when, void (*func)(void *), void *arg)
{
    struct timespec now;
    struct to_info *tip;
    int err;

    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now);

    if ( (when->tv_sec > now.tv_sec) || (when->tv_sec==now.tv_sec && when->tv_nsec > now.tv_nsec)  )
    {
        tip = malloc(sizeof(struct to_info));
        if ( tip!=NULL )
        {
            tip->to_fn = func;
            tip->to_arg = arg;
            tip->to_wait.tv_sec = when->tv_sec - now.tv_sec;
            if ( when->tv_nsec>=now.tv_nsec )
            {
                tip->to_wait.tv_nsec = when->tv_nsec - now.tv_nsec;
            }
            else
            {
                tip->to_wait.tv_sec--;
                tip->to_wait.tv_nsec = SECTONSEC - now.tv_nsec + when->tv_nsec;
            }
            err = makethread(timeout_helper, (void *)tip);
            if (err==0)
            {
                printf("makethread return 0\n");
                return;
            }
            else
                free(tip);
        }
    }

    (*func)(arg);
}

pthread_mutexattr_t attr;
pthread_mutex_t mutex;

void retry(void *arg)
{
    printf("require mutex for the second time\n");
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // perform retry
    FILE *fp;
    fp = fopen("./retry.dat","w+");
    fputs("this a retry.",fp);
    fclose(fp);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

int main()
{
    int err, condition, arg;
    struct timespec when;

    if ( (err = pthread_mutexattr_init(&attr)) != 0 )
        err_exit(err, "pthread_mutexattr_init failed");
    if ( (err = pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE)) != 0 )
        err_exit(err, "can't set recursive type");
    if ( (err = pthread_mutex_init(&mutex, &attr)) != 0 )
        err_exit(err, "can't create recursive mutex");

    condition = 1;
    pthread_mutex_lock(&mutex);

    if (condition)
    {

        printf("retry until timeout\n");
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &when);
        when.tv_sec += 10;
        timeout(&when, retry, (void *)((unsigned long)arg));
    }

    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    sleep(15);
    exit(0);
}

上面的代码有虽然比较接近实际应用,但是对于阐述知识点来说有些冗余(感兴趣可以都看看),或者只看红字部分就足够了。

运行结果如下:

  在当前路径下生成了retry.dat的文件,OK。

上面的结果很好分析:

  (1)main中对mutex上锁,调用timeout并在其中由makethread产生了一个新的线程timeout_helper(延迟10秒调用retry函数),main对mutex解锁

  (2)线程timeout_helper延迟10秒后调用retry函数(此时mutex早已在main中被解锁),对mutex上锁,执行操作,再对mutex解锁。

但如果将main函数中的两条语句调换顺序:

sleep(15);    
pthread_mutex_unlock(&mutex);

结果就不同了,这次不会输出retry.dat文件。

因为main线程先等待15秒,而这15秒一直占着mutex;同时,timeout_helper被mutex阻塞了,直到main线程执行unlock操作。

但是main一旦unlock,主进程就exit了;由于timeout_helper也是由这个进程产生了,因此没来得及执行呢就被一起收尸了。

这里容易产生个误区:makethread中有这么一句话:

err = pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

不是将timeout_helper设置成detached了么,与主线程脱钩了么?

是的,但是这个timeout_helper使用的资源依然离不开产生它的进程,因此在main中exit了,这个timeout_helper就被动收尸了。

下面,将如下的代码段屏蔽:

    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now);
    /*
    if ( (when->tv_sec > now.tv_sec) || (when->tv_sec==now.tv_sec && when->tv_nsec > now.tv_nsec)  )
    {
        tip = malloc(sizeof(struct to_info));
        if ( tip!=NULL )
        {
            tip->to_fn = func;
            tip->to_arg = arg;
            tip->to_wait.tv_sec = when->tv_sec - now.tv_sec;
            if ( when->tv_nsec>=now.tv_nsec )
            {
                tip->to_wait.tv_nsec = when->tv_nsec - now.tv_nsec;
            }
            else
            {
                tip->to_wait.tv_sec--;
                tip->to_wait.tv_nsec = SECTONSEC - now.tv_nsec + when->tv_nsec;
            }
            err = makethread(timeout_helper, (void *)tip);
            if (err==0)
            {
                printf("makethread return 0\n");
                return;
            }
            else
                free(tip);
        }
    }
    */
    (*func)(arg);

大家稍微梳理下流程,就可以看到:在整个程序运行当众,只有一个main线程,并没有调用makethread产生新的线程。

因此有如下的结构:

main():

  lock(mutex)

  retry():

    lock(mutex)

    unlock(mutex)

  unlock(mutex)

也就是说在同一个线程中对lock(mutex)锁了两次,如果不把mutex设定为recursive的,那就肯定死锁了;如果设定成了recursive的,就可以不死锁。

大家可以自己修改下代码测试一下,但是前提是在main的进程不能突然结束,否则任何操作就然并卵了。

=============================

还有个IBM的知识分享,可以看了

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-mthreadps/

 

 

12.8 Threads and Signals

  作者提醒大家,“信号+进程”本身就已经比较复杂了,如果再跟多线程搅和在一起就更加作死了。

  有几个基本的outline:

  (1)每个线程都有各自的signal mask(可以设定当前线程屏蔽哪些信号

  (2)但是signal处理函数,在进程内是各个线程共享的(某个signal handler改了 其余的都受到影响

  (3)signal一般是发给单独线程的;如果是hardware fault相关的内容,哪个线程引起的就发给哪个线程

  (4)给线程设置signal mask需要用pthread_sigmask函数,这个函数与sigprocmask几乎相同,区别在于pthread_sigmask如果执行错误,会返回错误码;而sigprocmask执行错误会重置errno的值,并且返回-1

  两个重要的函数:

  1. pthread_sigmask(int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset);

    三个参数的具体含义与sigprocmask类似,不再追溯。

  2. sigwait(const sigset_t *restrict set, int *restrict signop);  

    set : 表示要等哪些signal

    signop: 用于记录等来的是哪个signal (因为再set中可能等好几个signal,其中任何一个signal的到来都可以让sigwai停止阻塞,因此需要记录到底是哪个signal来的)

    作者还特意强调,为了避免“erroneous behavior”,在调用sigwait之前,先要把需要等待的信号block了;在调用sigwait之后,会自动将set中的signal都unblock,然后再等signal到来

  这亮个函数的好处在于,可以单独开一个线程,异步处理特定的信号。具体的做法如下:

    (1)在不需要接收到特定信号的线程中,用pthread_sigmask在当前线程中屏蔽这些信号

    (2)然后在用一个线程专门等着处理这个信号,sigwait就派上用场了

  看一个例子:

#include <pthread.h>
#include "apue.h"

int quitflay; /*set nonzero by thread*/
sigset_t mask;

pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t waitloc = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void * thr_fn(void *arg)
{
    int err, signo;

    for(; ;)
    {
        err = sigwait(&mask, &signo); /*mask是要等着的信号集合 signo存放等来的信号*/
        if (err!=0)
            err_exit(err, "sigwait failed");
        switch (signo)
        {
            case SIGINT:
                printf("\ninterrupt\n");
                break;
            case SIGQUIT:
                pthread_mutex_lock(&lock);
                quitflay = 1;
                pthread_mutex_unlock(&lock);
                pthread_cond_signal(&waitloc);
                return 0;
            default:
                printf("unexpected signal %d\n", signo);
                exit(1);
        }
    }
}

int main()
{
    int err;
    sigset_t oldmask;
    pthread_t tid;

    sigemptyset(&mask);
    sigaddset(&mask, SIGINT);
    sigaddset(&mask, SIGQUIT);
    
    pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask);

    pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, 0);

    pthread_mutex_lock(&lock);
    while (quitflay==0)
        pthread_cond_wait(&waitloc, &lock);
    pthread_mutex_unlock(&lock);

    quitflay = 0;
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
    exit(0);

}

  代码执行结果:

  

  分析如下:

  (1)在main的主线程中先堵住SIGINT和SIGQUIT信号

  (2)堵完了之后,再用pthread_create创建新的线程,实际上就是注册了一个信号处理的线程

  (3)这个新线程的signal mask继承了创建其的main线程中的signal mask(留到最后再说这个

  (3)判断quitflag的值来判断是否往下执行(这里用“条件变量+锁”的形式来保持对全局变量mash读写的同步动作

  (4)那么,有没有可能出现信号空等待的情况呢?假象一种情况:如果main函数中,pthread_create和while之间的time window中来了一个SIGINT或者SIGQUIT信号,会怎么处理?其实也没事,如果来的是SIGINT,没关系,正常进入while循环等着;如果来但是SIGQUIT,此时quitflag已经被置为1了,while循环不会执行等待。所以,经过分析,这种信号处理模式是等待安全的。

  总结一下上述的代码,pthread_sigmask屏蔽的目的是让不该接收到该信号的线程收不到;而某个线程中的sigwait起到的作用是“瞬间unblock开set中的那些信号 → 接收信号,保存到signo里面 → 恢复信号mask → 处理signo这个信号”。而在这期间,只有sigwait的时候是瞬间unblock的,其余的时间都是继承main中对信号的屏蔽的。

  对上述代码修改如下:

#include <pthread.h>
#include "apue.h"

int quitflay; /*set nonzero by thread*/
sigset_t mask;

pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t waitloc = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void * thr_fn(void *arg)
{
    int err, signo;

    sigset_t curr;
    sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, &curr);
    if ( sigismember(&curr, SIGINT) )
        printf("blocking SIGINT\n");
    if ( sigismember(&curr, SIGQUIT) )
        printf("blocking SIGQUIT\n");

    for(; ;)
    {
        err = sigwait(&mask, &signo); /*mask是要等着的信号集合 signo存放等来的信号*/
        if ( sigismember(&curr, SIGINT) )
            printf("blocking SIGINT\n");
        if ( sigismember(&curr, SIGQUIT) )
            printf("blocking SIGQUIT\n");
        if (err!=0)
            err_exit(err, "sigwait failed");
        switch (signo)
        {
            case SIGINT:
                printf("\ninterrupt\n");
                break;
            case SIGQUIT:
                pthread_mutex_lock(&lock);
                quitflay = 1;
                pthread_mutex_unlock(&lock);
                pthread_cond_signal(&waitloc);
                return 0;
            default:
                printf("unexpected signal %d\n", signo);
                exit(1);
        }
    }
}

int main()
{
    int err;
    sigset_t oldmask;
    pthread_t tid;

    sigemptyset(&mask);
    sigaddset(&mask, SIGINT);
    sigaddset(&mask, SIGQUIT);
    
    pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask);
    //sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask);

    pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, 0);

    pthread_mutex_lock(&lock);
    while (quitflay==0)
        pthread_cond_wait(&waitloc, &lock);
    pthread_mutex_unlock(&lock);

    quitflay = 0;
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
    exit(0);

}

  再次运行结果如下:

  

  上述代码的修改就是在信号处理线程中sigwait前后均获取当前线程是否阻塞某些信号。可以看到,在信号处理线程中sigwait前后都屏蔽了信号,但是还能够处理这些信号;也就是说,只有sigwait这个函数执行的瞬间,SIGINT和SIGQUIT是unblock的,之前和之后都与main中信号mask相同。

  还有一点需要总结,不是说各个线程间的signal mask可以是独立的么?下面写一个例子,直观帮助理解,代码如下:

#include <pthread.h>
#include "apue.h"

int quitflay; /*set nonzero by thread*/
sigset_t mask;

pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t waitloc = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void   signal_check()
{
    sigset_t curr;
    sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, &curr);
    if ( sigismember(&curr, SIGINT) )
        printf("blocking SIGINT\n");
    if ( sigismember(&curr, SIGQUIT) )
        printf("blocking SIGQUIT\n");
    if ( sigismember(&curr, SIGUSR1) )
        printf("blocking SIGUSR1\n");
}

void * thr_fn(void *arg)
{
    int err, signo;

    printf("befor setting mask in signal handling thread...\n");
    signal_check();

    sigset_t extra;
    sigaddset(&extra, SIGUSR1);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &extra, NULL);
    printf("after setting mask in signal handling thread...\n");
    signal_check();

    for(; ;)
    {
        err = sigwait(&mask, &signo); /*mask是要等着的信号集合 signo存放等来的信号*/
        if (err!=0)
            err_exit(err, "sigwait failed");
        switch (signo)
        {
            case SIGINT:
                printf("\ninterrupt\n");
                break;
            case SIGQUIT:
                pthread_mutex_lock(&lock);
                quitflay = 1;
                pthread_mutex_unlock(&lock);
                pthread_cond_signal(&waitloc);
                return 0;
            default:
                printf("unexpected signal %d\n", signo);
                exit(1);
        }
    }
}

int main()
{
    int err;
    sigset_t oldmask;
    pthread_t tid;

    sigemptyset(&mask);
    sigaddset(&mask, SIGINT);
    sigaddset(&mask, SIGQUIT);
    
    pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask);
    //sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask);

    pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, 0);
    
    sleep(2);
    printf("check signal in main after pthread_create...\n");
    signal_check();
    pthread_mutex_lock(&lock);
    while (quitflay==0)
        pthread_cond_wait(&waitloc, &lock);
    pthread_mutex_unlock(&lock);

    quitflay = 0;
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
    exit(0);

}

  运行结果如下:

  

  上述代码为了验证各个线程间signal mask的独立性,专门在thr_fn中多屏蔽了一个SIGUSR1,看看main线程是否会收到影响。结果是main线程的signal mask并没有收到影响。再总结一下:

  (1)从main中pthread_create()这地方开始,产生了一个新的线程,同时新的线程继承了main线程中的signal mask;这也就是为什么thr_fn上来就已经把SIGINT和SIGQUIT给屏蔽了

  (2)紧接着,在thr_fn中再把SIGUSR1给屏蔽了,马上thr_fn中就体现出来屏蔽SIGUSR1了;随后再检查main线程中的屏蔽信号,还是SIGINT和SIGQUIT两个,thr_fn中屏蔽的SIGUSR1并没有影响到main线程中对SIGUSR1的处理方式。

  结合以上两点,可以直观理解每个线程的signal mask都是独立的。

  还想继续探究,当pthread_create()执行时,有关信号处理的方面到底发生了什么?查阅了如下的资料:

  

  更具体的参见:http://man7.org/linux/man-pages/man3/pthread_create.3.html

 

 

12.9 Threads and fork

  这里的核心在于如何在多线程+多进程环境下处理锁的问题。

  首先需要回顾一下8.3节的fork函数,尤其是copy-on-write的优化的fork实现方法:

  (1)fork出一个child process后,parent process和child process的地址空间并非完全独立

  (2)为了提高效率,如果parent process中的变量虽然copy给了child process,但只是对这个变量有“读"的操作是不会在child process中给这个变量再内存中开辟一个独立的新的地址的;只有对这个变量有“写”的操作了,这时候才会给这个变量在child process中完全独立开辟内存空间

  以上是copy-on-write的fork的背景知识。

  再说一下多线程状态下的fork:

  (1)fork之后,copy到child process中只有一个线程,parent process中哪个线程fork的,就copy那个线程

  (2)如果copy到child process中的那个线程中,有被lock住的mutex,则这种lock的状态也会被child process所继承

  这里的问题就在于,很可能真正lock住mutex的那个线程并没有被copy到child process中,这样就容易出现死锁的问题(因为child process中没有那个对mutex实际锁住的线程,并且mutex是独立的,也就永远不会获得那个线程中解锁的操作了)。

  书上给出的是一种比较暴力的方法:在fork的时候,把各种需要打开的锁都unlock了

  为了解决上述的问题,给出了相关的系统函数:

  pthread_atfork(void (*prepare)(void), void (*parent)(void), void (*child)(void));

  这个函数就是一个注册用的函数,在执行fork的时候被触发。几个参数的意义如下:

  (1)prepare : 在fork出child之前用;获取所有的locks

  (2)parent : 在fork出child之后,但fork return之前用;在父进程中解锁

  (3)child : 在fork出child之后,但fork return之前用;在子进程中解锁

  先看一个例子:

#include <pthread.h>
#include "apue.h"

pthread_mutex_t lock1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t lock2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;


void prepare(void)
{
    int err;
    printf("preparing locks...\n");
    /*养成这种容错编程的习惯 否则出错了都不知道是哪出的错误*/
    if ((err=pthread_mutex_lock(&lock1))!=0) { 
        err_cont(err, "can't lock lock1 in prepare handler"); 
    } 
    if ((err=pthread_mutex_lock(&lock2))!=0) { 
        err_cont(err, "can't lock lock2 in prepare handler"); 
    } 
}

void parent(void)
{
    int err;
    printf("parent unlocking locks...\n");
    if ((err=pthread_mutex_unlock(&lock1))!=0) { 
        err_cont(err, "can't unlock lock1 in parent handler");
    } 
    if ((err=pthread_mutex_unlock(&lock2))!=0) { 
        err_cont(err, "can't unlock lock2 in parent handler"); 
    }
}

void child(void)
{
    int err;
    printf("child unlocking locks...\n");
    if ((err=pthread_mutex_unlock(&lock1))!=0) { 
        err_cont(err, "can't unlock lock1 in child handler"); 
    }
    if ((err=pthread_mutex_unlock(&lock2))!=0) { 
        err_cont(err, "can't unlock lock2 in child handler"); 
    } 
} 

void * thr_fn(void *arg)
{
    printf("thread started...\n");
    pause();
    return 0;
}

int main()
{
    int err;
    pid_t pid;
    pthread_t tid;

    if ((err=pthread_atfork(prepare, parent, child))!=0) { 
        err_exit(err, "can't install fork handlers"); 
    } 
    if ((err=pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, 0))!=0) { 
        err_exit(err, "can't create thread"); 
    } 

    sleep(2);

    printf("parent about to fork...\n");

    if ((pid=fork())<0) { 
        err_quit("fork failed"); 
    }
    else if (pid==0) { 
        printf("child returned from fork\n"); 
    } 
    else { 
        printf("parent returned from fork\n"); 
    } 

    exit(0);
}

  程序运行结果如下:

  

  分析如下:

  (1)prepare最先执行,而且是在fork出child之前执行的。为什么要有这么一个prepare?因为,如果敢在多线程条件下用fork,就必须保证fork中涉及的各个mutex的状态都得是可控的(即不能被其他的线程lock住)。这也就解决了之前提到的一个问题,“如果copy到child process的线程中有mutex被原来父进程中的某个线程锁住了怎么办?”;因为,如果一旦prepare对所有相关的mutex都获得控制权了,自然就可以避免上面的问题了。

  (2)parent handler在fork出child之后,但是fork return之前执行;child handler在fork出child之后,但是fork return之前执行。这里还有一个问题:为什么给人感觉prepare加锁只有一次,但是parent handler和child handler却解锁了两次?这个问题书上说的很清楚,这是由于copy-on-write的fork实现策略给人造成的错觉。的确,在prepare获得mutex控制权的时候,lock1和lock2在内存中只有一份的;但是一旦parent handler或child handler对lock1和lock2有写操作了,马上就会先给child process在内存中独立分配出一套新的lock1和lock2变量。因此,parent handler中的解锁是针对原来的lock1和lock2,而child handler中的解锁是针对新的lock1和lock2。这样的操作是没有问题的。

  书上还给出了多次调用pthread_atfork的分析,但这部分没有例子。

  我的理解就是,这是针对locking hierarchy的操作,强调多个pthread_atfork的注册顺序和执行顺序。

  背景:A模块调用B模块,两个模块都有各自的锁(A中有lock1 lock2,B中有lock3 lock4);现在要fork,该怎么处理?

  方法:这种情况下,A的锁再外面,B的锁在里面;因此针对B的pthread_atfork一定要在A前面注册

  执行顺序:parent handler和child handler按照注册顺序去调用;而prepare按照与注册相反的顺序去调用

  这里需要理解两个问题:

  (1)为什么prepare的执行顺序要与注册顺序相反(注意,这里B的pthread_atfork是先于A的pthread_atfork的)?原因就是,为了在获得锁的控制权的时候,依然保持原来的hierarchy;如果prepare获得了B中的锁,此时如果父进程中的A模块正等着B中的锁才能往下进行呢?于是就憋住了,形成死锁了。反之,如果能够获得A的锁,就从源头保住了不会出现A等着B的锁才能往下进行的死锁情况。这个内容,后面最好写一个例子。

  (2)为什么parent handler和child handler的执行顺序与注册顺序相同了呢?我理解就是,加锁顺序是lock1 lock2 lock3 lokc4,那么解锁的顺序就应该是lock4 lock3 lock2 lock1。由于B中的pthread_atfork是先于A中的pthread_atfork注册的,所以parent handler和child handler就是按照注册的顺序执行,就符合解锁顺序了,不会造成死锁问题。

  完毕。

  

posted on 2015-08-28 22:02  承续缘  阅读(925)  评论(0编辑  收藏  举报

导航