确保两个进程交错

Question

在 Linux 上的 C 程序中，我 fork() 后跟 execve() 两次以创建两个运行两个单独程序的进程。如何确保两个子进程的执行交错​​？ 谢谢 尝试按照下面给出的答案执行上述任务，但似乎遇到 sched_scheduler() 进程挂起。包括下面的代码...replay1 和 replay2 是两个程序，它们分别简单地打印“Replay1”和“Replay2”。

# include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sched.h>


void main()
{
 int i,pid[5],pidparent,new=0;
 char *newargv1[] = {"./replay1",NULL};
 char *newargv2[] = {"./replay2",NULL};
 char *newenviron[] = {NULL};
 struct sched_param mysched;
 mysched.sched_priority = 1;
 sched_setscheduler(0,SCHED_FIFO, &mysched);  
 pidparent =getpid();

 for(i=0;i<2;i++)
 {
   if(getpid()==pidparent)
   {
    pid[i] = fork();
    if(pid[i] != 0)
    kill(pid[i],SIGSTOP);
    if(i==0 && pid[i]==0)
     execve(newargv1[0], newargv1, newenviron);
    if (i==1 && pid[i]==0)
     execve(newargv2[0], newargv2, newenviron);       
   }
 }
for(i=0;i<10;i++)
 {
   if(new==0)
    new=1;
   else
    new=0;
   kill(pid[new],SIGCONT);
   sleep(100);
   kill(pid[new], SIGSTOP);
 }


}

Answer 1

由于您需要随机交错，这里有一个可怕的 hack：

• 分叉后立即向每个应用程序发送SIGSTOP。
• 使用sched_setscheduler 将您的父应用程序设置为具有实时优先级。这将允许您拥有更细粒度的计时器。
• 向其中一个子进程发送 SIGCONT。
• 循环：随机等待一小段时间。向当前正在运行的应用程序发送 SIGSTOP，向另一个应用程序发送 SIGCONT。重复。

这将有助于强制执行交错。它也会使事情变得非常缓慢。您可能还想尝试使用sched_setaffinity 将每个进程分配给不同的 CPU（如果您有双核或超线程 CPU）——这将导致它们有效地同时运行，以 I/O 的等待时间为模。 I/O 等待时间（这可能导致它们等待硬盘，此时它们可能会按顺序唤醒，因此不会交错）可以通过确保它们正在操作的任何数据都在 ramdisk 上来避免（在 linux 上，使用 tmpfs)。

如果这对您来说太粗粒度，您可以使用 ptrace 的 PTRACE_SINGLESTEP 操作一次执行一个 CPU 操作，按照您认为合适的方式进行交错。

Answer 2

由于这是出于测试目的，您可以在子进程中的每一行代码之后放置sched_yield(); 调用。

---

另一个可能的想法是有一个父进程ptrace() 子进程，并使用PTRACE_SINGLESTEP 在逐条指令的基础上交错两个进程的执行。

Answer 3

如果您需要同步它们并且它们是您自己的进程，请使用信号量。如果您无权访问源，则无法同步它们。

Answer 4

如果您的目标是进行并发测试，我只知道两种技术：

• 使用同步测试准确的场景。例如，进程 1 打开连接并执行查询，然后进程 2 进入并执行查询，然后进程 1 再次激活并获取结果，等等。您可以使用其他人提到的同步技术来执行此操作。然而，获得好的测试场景是非常困难的。我过去很少使用这种方法。

• 您信任的随机性：启动大量执行长时间运行的测试套件的测试进程。我将这种方法用于多线程和多进程测试（我的案例是测试来自多个进程的设备驱动程序访问而没有蓝屏）。通常，您希望使每个流程的测试套件的流程数和迭代次数可配置，以便您可以快速通过或在发布之前进行更长的测试（在 10-12小时对我们来说并不少见）。此类测试的通常运行以小时为单位。您只需启动进程，让它们运行几个小时，并希望它们能赶上所有的时间窗口。交错通常由操作系统处理，因此您在测试过程中无需担心。

Answer 5

使用 Bash 而不是 C，作业控制要简单得多。试试这个：

#! /bin/bash

stop ()
{
    echo "$1 stopping"
    kill -SIGSTOP $2
}

cont ()
{
    echo "$1 continuing"
    kill -SIGCONT $2
}

replay1 ()
{
    while sleep 1 ; do echo "replay 1  running" ; done
}

replay2 ()
{
    while sleep 1 ; do echo "replay  2 running" ; done
}

replay1 &
P1=$!
stop "replay 1" $P1

replay2 &
P2=$!
stop "replay  2" $P2

trap "kill $P1;kill $P2" EXIT

while sleep 1 ; do 
    cont "replay 1 " $P1
    cont "replay  2" $P2
    sleep 3
    stop "replay 1 " $P1
    stop "replay  2" $P2
done

两个进程并行运行：

$ ./interleave.sh
replay 1 stopping
replay  2 stopping
replay 1  continuing
replay  2 continuing
replay  2 running
replay 1  running
replay 1  running
replay  2 running
replay 1  stopping
replay  2 stopping
replay 1  continuing
replay  2 continuing
replay 1  running
replay  2 running
replay  2 running
replay 1  running
replay  2 running
replay 1  running
replay 1  stopping
replay  2 stopping
replay 1  continuing
replay  2 continuing
replay 1  running
replay  2 running
replay 1  running
replay  2 running
replay 1  running
replay  2 running
replay 1  stopping
replay  2 stopping
^C