C: select() - 信号中断

Question

我正在用 C 语言编写一个与 AF_UNIX 套接字一起工作的多线程服务器程序。 服务器的基本结构是：

• 主线程初始化数据结构并创建一个“工作”线程池。
• 工作线程开始等待空线程安全队列上的新请求
• 主线程使用select() 调用监听各种套接字（新连接和已连接的客户端）。
  • select() 揭示了连接套接字上可能的读取：主线程调用 accept() 并将返回的文件描述符放入 fd_set（读取集）。
  • select() 揭示了已连接套接字上可能的读取：主线程从 fd_set（读取集）中删除准备好的文件描述符并将它们放入线程安全队列中。
• 工作线程从队列中提取文件描述符并开始与链接客户端通信以服务请求。在服务工作线程结束时，将套接字文件描述符放回fd_set（我编写了一个函数来使此操作线程安全），然后它返回在队列中再次等待新请求。

此例程在无限循环中重复，直到引发 SIGINT。 必须在不退出循环的情况下对 SIGUSR1 执行另一个功能。

我对此表示怀疑，因为如果我使用EINTR = Interrupted system call 提出 SIGINT 我的程序退出。 我知道pselect() 调用和“self pipe”技巧，但我不知道如何让这些东西在多线程情况下工作。

我正在寻找一种（与 POSIX 兼容的）信号管理，以防止在主线程等待 pselect() 时出现 EINTR 错误。

我贴一些代码来澄清一下：

在这里我设置了信号处理程序（忽略errorConsolePrint函数）

if(signal(SIGINT, &on_SIGINT) == SIG_ERR)
{
    errorConsolePrint("File: %s; Line: %d; ", "Setting SIGINT handler", __FILE__, __LINE__);
    exit(EXIT_FAILURE);
}
if(signal(SIGTERM, &on_SIGINT) == SIG_ERR)
{
    errorConsolePrint("File: %s; Line: %d; ", "Setting SIGINT handler", __FILE__, __LINE__);
    exit(EXIT_FAILURE);
}
if(signal(SIGUSR1, &on_SIGUSR1) == SIG_ERR)
{
    errorConsolePrint("File: %s; Line: %d; ", "Setting to SIGUSR1 handler", __FILE__, __LINE__);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

if(signal(SIGPIPE, SIG_IGN) == SIG_ERR)
{
    errorConsolePrint("File: %s; Line: %d; ", "Setting to ignore SIGPIPE", __FILE__, __LINE__);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

这里我为pselect设置了信号掩码

sigemptyset(&mask);
sigemptyset(&saveMask);
sigaddset(&mask, SIGINT);
sigaddset(&mask, SIGUSR1);
sigaddset(&mask, SIGPIPE);

这里我打电话给pselect

test = saveSet(masterSet, &backUpSet, &saveMaxFd);
CHECK_MINUS1(test, "Server: creating master set's backup ");

int test = pselect(saveMaxFd+1, &backUpSet, NULL, NULL, &waiting, &mask);
if(test == -1 && errno != EINTR)
{
    ...error handling...
    continue;
}

希望能得到一些帮助！ 提前谢谢大家。

Answer 1

先阅读signal(7)和signal-safety(7)；您可能想要使用 Linux 特定的 signalfd(2)，因为它非常适合（对于 SIGTERM 和 SIGQUIT 和 SIGINT）进入围绕 poll(2) 或旧的 select(2) （或较新的 pselect 或ppoll)

另请参阅this 对一个非常相似的问题的回答（以及那里提到的pipe(7) to self 技巧，它与 POSIX 兼容）。

另外，signal(2) 文档：

  The effects of signal() in a multithreaded process are unspecified.

所以你真的应该使用sigaction(2)（这是 POSIX）。

Answer 2

好的，我终于有办法了。

我的问题的核心在于我的服务器的多线程特性。 经过长时间的搜索，我发现如果我们从其他进程发出信号（以异步方式），哪个线程捕获信号并不重要，因为行为保持不变：信号被捕获并且先前注册的处理程序是执行。 也许这对其他人来说是显而易见的，但这让我发疯，因为我不知道如何解释执行期间出现的错误。

在那之后，我发现我解决的另一个问题是关于过时的signal() 调用。 在执行期间，我第一次升起SIGUSR1，程序按预期捕获并管理它，但第二次它以User defined signal 1 退出。

我发现signal() 调用为特定信号设置了“一次性”处理程序，在第一次处理该信号后，该信号的行为返回默认值。

这就是我所做的：

这里是信号处理程序：

注意：我在处理程序本身内部为 SIGUSR1 重置了处理程序

static void on_SIGINT(int signum)
{
    if(signum == SIGINT || signum == SIGTERM)
        serverStop = TRUE;
}

static void on_SIGUSR1(int signum)
{
    if(signum == SIGUSR1)
        pendingSIGUSR1 = TRUE;

    if(signal(SIGUSR1, &on_SIGUSR1) == SIG_ERR)
        exit(EXIT_FAILURE);
}

这里我在服务器初始化期间设置了处理程序：

 if(signal(SIGINT, &on_SIGINT) == SIG_ERR)
    exit(EXIT_FAILURE);
if(signal(SIGTERM, &on_SIGINT) == SIG_ERR)
    exit(EXIT_FAILURE);
if(signal(SIGUSR1, &on_SIGUSR1) == SIG_ERR)
    exit(EXIT_FAILURE);
if(signal(SIGPIPE, SIG_IGN) == SIG_ERR)
    exit(EXIT_FAILURE);

这里是服务器的监听周期：

while(!serverStop)
{
    if (pendingSIGUSR1)
    {
        ... things i have to do on SIGUSR1...
        pendingSIGUSR1 = FALSE;
    }


    test = saveSet(masterSet, &backUpSet, &saveMaxFd);
    CHECK_MINUS1(test, "Server: creating master set's backup ");

    int test = select(saveMaxFd+1, &backUpSet, NULL, NULL, &waiting);
    if((test == -1 && errno == EINTR) || test == 0)
        continue;
    if (test == -1 && errno != EINTR)
    {
        perror("Server: Monitoring sockets: ");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    for(int sock=3; sock <= saveMaxFd; sock++)
    {
        if (FD_ISSET(sock, &backUpSet))
        {
            if(sock == ConnectionSocket)
            {
                ClientSocket = accept(ConnectionSocket, NULL, 0);
                CHECK_MINUS1(ClientSocket, "Server: Accepting connection");

                test = INset(masterSet, ClientSocket);
                CHECK_MINUS1(test, "Server: Inserting new connection in master set: ");
            }
            else
            {
                test = OUTset(masterSet, sock);
                CHECK_MINUS1(test, "Server: Removing file descriptor from select ");
                test = insertRequest(chain, sock);
                CHECK_MINUS1(test, "Server: Inserting request in chain");
            }
         }
    }
}

Answer 3

我建议以下策略：

• 在初始化期间，像您一样设置信号处理程序。
• 在初始化期间，阻塞所有（可阻塞）信号。参见例如Is it possible to ignore all signals?。
• 在您的主线程中使用 pselect 在调用期间解除阻塞线程，与您一样。

这样做的好处是所有系统调用，包括所有工作线程中的所有系统调用，将永远返回 EINTR，除了单个 pselect主线程。例如，参见Am I over-engineering per-thread signal blocking? 和pselect does not return on signal when called from a separate thread but works fine in single thread program 的答案。

此策略也适用于select：只需在调用select 之前立即取消阻塞主线程中的信号，然后再重新阻塞它们。如果您的select 超时时间很长或无限，并且您的文件描述符大多处于非活动状态，您只需要pselect 来防止挂起。 （我自己从未使用过pselect，主要是在没有它的旧 Unix 上工作。）

我假设您的信号处理程序是合适的：例如，它们只是自动设置一个全局变量。

顺便说一句，在您的示例代码中，您是否需要 sigaddset(&mask, SIGPIPE)，因为 SIGPIPE 已被忽略？

Answer 4

您可能应该做的是将一个线程专用于信号处理。这是一个草图：

在main 中，在产生任何线程之前，阻塞除 SIGILL、SIGABRT、SIGFPE、SIGSEGV 和 SIGBUS 之外的所有信号（使用 pthread_sigmask）。

然后，生成您的信号处理程序线程。此线程循环调用 sigwaitinfo 以获取您关心的信号。它采取适合每个人的任何行动；这可能包括向主线程发送消息以触发干净关闭 (SIGINT)、将要在工作池 (SIGUSR1) 中处理的“另一个函数”排队等。您确实不安装处理程序对于这些信号。

然后你生成你的线程池，它根本不需要关心信号。