pthread_kill() 上的竞争条件？答案

【问题标题】：Race condition on pthread_kill()?pthread_kill() 上的竞争条件？
【发布时间】：2021-03-04 12:42:27
【问题描述】：

pthread_kill() 的 Linux 手册有以下段落：

POSIX.1-2008 建议，如果实现检测到使用生命周期结束后的线程 ID，pthread_kill() 应该返回错误 ESRCH。 glibc 实现返回在可以检测到无效线程 ID 的情况下出现此错误。但还要注意，POSIX 表示尝试使用线程 ID 生命周期已结束会产生未定义的行为，并尝试例如，在调用 pthread_kill() 时使用无效的线程 ID 可以：导致分段错误。

问题是，在检查线程 ID 是否有效和发出 pthread_kill() 之间，线程可能已经终止。使用pthread_kill() 本质上是不安全的，因为总是存在可能变成未定义行为的竞争条件？

如何确保线程 ID 有效？

【问题讨论】：

确切地说，线程必须被终止并且加入或分离，因为它现在无效的线程 ID 来呈现这场比赛。在严格的 POSIXy 语言中，terminated thread is still within its lifetime 只是“非活动”（不再运行但尚未分离/加入）。也就是说，好问题。
between checking the thread ID is valid and issuing the pthread_kill(), the thread might have terminated 你是说，里面 pthread_kill 打电话？这很简单 - pthread_kill 具有内部全局锁，所以它不会发生，不是吗？
@KamilCuk 不在pthread_kill 内部，而是在我决定调用pthread_kill 的if 和调用本身之间。
你为什么要检查它？只需拨打pthread_kill？
通常在我有理由相信是有效的线程 ID 上触发 pthread_kill。但是在触发和调用之间，一个分离的线程可能已经结束。

标签： linux pthreads posix

【解决方案1】：

pthread_kill() 上的竞争条件？

当线程分离时，总是如此。但如果线程 ID 有效，则不会。

使用 pthread_kill() 本质上是不安全的，因为总是存在可能变成未定义行为的竞争条件？

不，并非总是如此。

如何确保线程 ID 有效？

来自POSIX thread ID：

如果线程 ID 的生命周期在线程终止后结束，则如果它是使用设置为 PTHREAD_CREATE_DETACHED 的 detachstate 属性创建的，或者已为该线程调用了 pthread_detach() 或 pthread_join()。

否则有效。所以当线程没有分离也没有加入时，线程ID是有效的，你随时可以用它调用pthread_kill()。

通常，您应该停止使用pthread_detach 或pthread_join 之后的线程ID。就像malloc() 中的free() - 你不能在free() 之后使用malloc() 分配的内存。与分离或加入后不能使用线程 ID 的方式相同，线程 ID 只是变得无效。只是使用pthread_detach，它在“以后”变得无效，但你不知道什么时候，所以无论如何你都不能使用它（好吧，除非你自己编写同步）。它可能在调用pthread_detach 后立即失效。如果您打算使用线程 ID 进行任何操作，请不要分离并且不要加入它。

使用“非活动线程”（已终止的非分离非连接线程）对pthread_kill 的调用是有效 - 线程 ID 仍然有效。我们可以从pthread_kill posix阅读：

现有实现因 pthread_kill() 的结果而异，其线程 ID 指示非活动线程（尚未分离或连接的终止线程）。一些表示此类调用成功，而另一些则给出 [ESRCH] 错误。由于本卷 POSIX.1-2017 中线程生命周期的定义涵盖了非活动线程，因此所描述的 [ESRCH] 错误在这种情况下是不合适的。特别是，这意味着应用程序不能使用 pthread_kill() 让一个线程检查另一个线程是否终止。

未来的方向

该标准的未来版本可能要求 pthread_kill() 在向非活动线程（尚未分离或加入的终止线程）发送信号的情况下不会因 [ESRCH] 而失败，即使不会传递任何信号，因为因为线程不再运行。

FUTURE DIRECTIONS 看起来更喜欢带有非活动线程的 pthread_kill() 应该成功并返回 0。我个人喜欢这种情况下的 ESRCH 错误。

【讨论】：

【解决方案2】：

如何确保线程 ID 有效？

您必须重新设计，以便您的代码知道这一点先验。*任何缺少的都是TOCTOU race (CWE-367)。

幸运的是，interprocess killing 提供了很多现有技术。进程间信号不会像pthread_kill 那样冒着未定义行为的可怕风险，但细心的编码人员认为发出回收 PID 信号的风险是不可接受的。（以及线程 ID can be recycled, too。）

* 好的，您可以通过检查一些人为的状态来做到这一点。例如，在线程例程的最后，将 mutex-protected i_am_still_running 标志设置为 false。然后只有pthread_kill 该线程同时持有互斥锁并确认它仍在运行。呸。

【讨论】：