在多线程进程中处理信号的示例答案

【问题标题】：Example of handling signals in multi-threaded process在多线程进程中处理信号的示例
【发布时间】：2023-03-26 23:55:01
【问题描述】：

谁能给我以下情况的步骤甚至代码：

一个包含多个线程的进程，这些线程负责捕获用户定义的信号 SIGUSR1。只有这个线程应该能够接收到这个信号，并且在接收到这个信号后我会做一些事情。

在我的情况下，信号由内核模块发送到我的进程 ID。然后我的进程负责将它传递给正确的监听线程，该线程也建立了信号处理程序，即信号处理程序不在主线程中。

我已经编写了一些为单线程进程运行的代码，但是在多线程环境中运行它时遇到了问题。

我在内核版本为 3.8.0-29 的 Linux Ubuntu 12.04.3 上运行我的代码。为了创建进程，我在 Boost Threads 和 POSIX 线程 API 之间进行混合。

#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>

/* Value of the last signal caught */
volatile sig_atomic_t sig_value;

static void sig_handler(const int sig_number, siginfo_t *sig_info, void *context)
{
if (sig_number == SIGSEGV)
{
    error_sys("Error at address 0x%lx", (long)sig_info->si_addr);
    exit(-1);
}
sig_value = sig_number;
}


int init_signal_catcher()
{
struct sigaction sig_action; /* Structure describing the action to be taken when asignal arrives.  */

sigset_t oldmask;  /* Signal mask before signal disposition change.      */
sigset_t newmask;  /* Signal mask after signal disposition change.       */
sigset_t zeromask; /* Signal mask to unblock all signal while suspended. */

/* Define signal mask and install signal handlers */
memset(&sig_action, 0, sizeof(struct sigaction));

sig_action.sa_flags = SA_SIGINFO;
sig_action.sa_sigaction = sig_handler;

/* Examine and change a signal action. */
sigaction(SIGHUP, &sig_action, NULL);
sigaction(SIGINT, &sig_action, NULL);
sigaction(SIGTERM, &sig_action, NULL);
sigaction(SIGSEGV, &sig_action, NULL);
sigaction(SIGUSR1, &sig_action, NULL);

    /* Block SIGHUP, SIGINT, SIGTERM, SIGSEGV and SIGUSR1 signals. */
sigemptyset(&newmask);
sigaddset(&newmask, SIGHUP);
sigaddset(&newmask, SIGINT);
sigaddset(&newmask, SIGTERM);
sigaddset(&newmask, SIGSEGV);
sigaddset(&newmask, SIGUSR1);

/* Examine and change blocked signals. */
pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);

/* Initialize the empty signal set. */
sigemptyset(&zeromask);
sig_value = 0;

while ((sig_value != SIGINT) && (sig_value != SIGTERM))
{
    sig_value = 0;

    /*
     * Go to sleep (unblocking all signals) until a signal is catched.
     * On return from sleep, the signals SIGHUP, SIGINT, SIGTERM and
         * SIGUSR1 are again blocked.
     */
        printf("Suspending on %lu mask.", zeromask);

        // Wait for a signal.
    sigsuspend(&zeromask);

    switch(sig_value)
    {
                printf("Caught Signal %d", sig_value);
        case SIGUSR1:
                    printf("Caught SIGUSR1");
                    break;
    }
}

return 0;
}

【问题讨论】：

POSIX threads and signals的可能重复
我检查了您的链接，但它对多线程信号的解释不够充分。
我通常使用 Boost Asio 来处理信号，例如这个答案：stackoverflow.com/a/22545891/85371
您知道，您已经完成了大约 70% 的工作。这两天你尝试了什么？
@sehe 非常感谢您的回答，您的解决方案非常适合我 :)。感谢您一直以来的支持

标签： c++ linux multithreading signals boost-thread

【解决方案1】：

信号需要在每个线程中被阻塞。最安全的方法是在创建任何其他线程之前将它们阻塞在第一个线程中。然后一个特别选择的线程可以调用sigsuspend()，并且只有那个线程会执行信号处理程序。

void *signal_handling_thread(void *whatever) {
  sig_value := 0
  while (sig_value not in (SIGTERM, SIGINT)) {
    sigsuspend(empty_mask)
    ...
  }
  ...
}

int main(int argc, char **argv) {
  block_relevant_signals();               // SIG_BLOCK HUP, TERM, USR1, etc.
  catch_relevant_signals();               // SA_SIGINFO ...

  spawn_signal_handling_thread();         // spawned with relevant signals blocked

  for (int i = 0; i < NUM_WORKERS; i++) {
    spawn_worker_thread();                // spawned with relevant signals blocked
  }
  ...
}

是时候重构你的代码来分解关注点了——在一个地方进行全局流程属性操作，在另一个地方进行特定于信号的反应，等等。

【讨论】：

【解决方案2】：

在您的信号处理程序中，您正在调用 exit(-1)。 exit(-1) 不是异步信号处理程序安全的。请改用 _exit(-1)。

这两个函数的区别在于 exit() 调用所有已注册的 atexit() 例程（包括 C++ 静态析构函数）。在 exit() 执行该关闭步骤之前，它使用 pthread_mutex_lock() 来确保线程安全关闭。如果锁碰巧被另一个线程持有，你的程序就会死锁。

_exit() 跳过那些 atexit 例程并终止进程。

我不熟悉error_sys()，但看起来它最终使用了printf()/fprintf()。这些例程也往往受到互斥锁的保护。

【讨论】：

【解决方案3】：

这是一个使用 pthread_sigmask 组织哪个线程获取哪个信号的示例：http://man7.org/linux/man-pages/man3/pthread_sigmask.3.html

【讨论】：