我有一个使用 POSIX 计时器的程序 (timer_create())。本质上，程序设置了一个计时器并开始执行一些冗长的（可能是无限的）计算。当计时器到期并调用信号处理程序时，处理程序会打印已计算出的最佳结果并退出程序。
我考虑使用 OpenMP 并行进行计算，因为它应该会加快速度。
在 pthreads 中，有一些特殊的功能，例如为我的线程设置信号掩码。 OpenMP 是否提供这种控制，还是我必须接受信号可以传递到 OpenMP 创建的任何线程的事实？
另外，如果我当前处于代码的并行部分并且调用了我的处理程序，它是否仍然可以安全地终止应用程序 (exit(0);) 并执行诸如锁定 OpenMP 锁之类的操作？
【问题讨论】：
标签： c pthreads signals openmp signal-handling
OpenMP 3.1 标准对信号只字未提。
据我所知，Linux/UNIX 上每个流行的 OpenMP 实现都是基于 pthread 的，因此 OpenMP 线程是 pthread 的线程。并且适用 pthread 和信号的通用规则。
OpenMP 是否提供这样的控制
没有任何特定的控制；但是你可以尝试使用 pthread 的控制。唯一的问题是要知道使用了多少 OpenMP 线程以及在哪里放置控制语句。
信号可以传递给 OpenMP 创建的任何线程？
默认情况下，是的，它将被传递到任何线程。
我的处理程序被调用，
关于信号处理程序的常规规则仍然适用。信号处理程序中允许的函数列在http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009695399/functions/xsh_chap02_04.html（在页面末尾）
并且printf 是不允许的（write 是）。如果您知道在信号发出时 printf 没有被任何线程使用（例如，您在并行区域中没有 printf），则可以使用 printf。
它仍然可以安全地杀死应用程序吗 (exit(0);)
可以：处理程序允许abort() 和_exit()。
当任何线程执行exit 或abort 时，Linux/Unix 将终止所有线程。
并执行诸如锁定 OpenMP 锁之类的操作？
你不应该这样做，但是如果你知道这个锁在信号处理程序运行时不会被锁定，你可以尝试这样做。
！！更新
有一个采用信令到 OpenMP http://www.cs.colostate.edu/~cs675/OpenMPvsThreads.pdf 的示例（“OpenMP 与 C/C++ 中的线程”）。简而言之：在处理程序中设置一个标志，并在每个第 N 次循环迭代的每个线程中添加对该标志的检查。
使基于信号的异常机制适应并行区域
在 C/C++ 中更常见的事情 Fortran 应用程序的应用程序是 该程序使用复杂的用户界面。 Genehunter 是一个简单的例子，用户 可能会中断一个家谱的计算 通过按 control-C 使其可以继续 临床数据库中的下一个家谱 疾病。提前终止在处理 类似 C++ 的异常的串行版本 涉及信号处理程序、setjump 的机制， 并且 longjump.OpenMP 不允许非结构化控制 流以跨越平行构造边界。我们 修改了 OpenMP 中的异常处理 通过将中断处理程序更改为版本 轮询机制。捕捉到的线程 control-C 信号设置一个共享标志。所有线程 检查循环开始时的标志 调用例程 has_hit_interrupt( ) 如果已设置，则跳过迭代。当循环 结束，主人检查标志，可以很容易地 执行长跳以完成 异常退出（参见图 1。）
【讨论】：
这有点晚了，但希望这个示例代码可以帮助其他处于类似位置的人！
正如 osgx 所提到的，OpenMP 对信号问题保持沉默，但由于 OpenMP 通常在 POSIX 系统上使用 pthread 实现，我们可以使用 pthread 信号方法。
对于使用 OpenMP 的繁重计算，很可能只有少数几个位置可以安全地停止计算。因此，对于想要获得过早结果的情况，我们可以使用同步信号处理来安全地执行此操作。另一个优点是这让我们可以接受来自特定 OpenMP 线程的信号（在下面的示例代码中，我们选择主线程）。捕捉到信号后，我们只需设置一个标志，指示计算应该停止。然后，每个线程应确保在方便时定期检查此标志，然后结束其工作负载份额。
通过使用这种同步方法，我们允许计算优雅地退出并且对算法的更改非常小。另一方面，所需的信号处理程序方法可能不合适，因为可能难以将每个线程的当前工作状态整理成连贯的结果。不过，同步方法的一个缺点是计算可能需要相当长的时间才能停止。
信号检测仪由三部分组成：
omp parallel 区域之外完成，以便每个 OpenMP 线程 (pthread) 都将继承相同的阻塞行为。sigtimedwait，但某些系统（例如 MacOS）不支持此功能。更便携，我们可以使用sigpending 来轮询任何阻塞的信号，然后在使用sigwait 同步接受它们之前仔细检查阻塞的信号是否是我们所期望的（应该立即返回，除非其他部分程序正在创建竞争条件）。我们终于设置了相关标志。有一些重要的性能注意事项和注意事项：
omp for 循环不能脱离1，因此您必须在剩余的迭代中旋转或使用更基本的 OpenMP 原语重写循环。常规循环（例如外部并行循环的内部循环）可以拆分出来就好了。示例代码如下：
#include <signal.h>
void calculate() {
_Bool signalled = false;
int sigcaught;
size_t steps_tot = 0;
// block signals of interest (SIGINT and SIGTERM here)
sigset_t oldmask, newmask, sigpend;
sigemptyset(&newmask);
sigaddset(&newmask, SIGINT);
sigaddset(&newmask, SIGTERM);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
#pragma omp parallel
{
int rank = omp_get_thread_num();
size_t steps = 0;
// keep improving result forever, unless signalled
while (!signalled) {
#pragma omp for
for (size_t i = 0; i < 10000; i++) {
// we can't break from an omp for loop...
// instead, spin away the rest of the iterations
if (signalled) continue;
for (size_t j = 0; j < 1000000; j++, steps++) {
// ***
// heavy computation...
// ***
// check for signal every 10 million steps
if (steps % 10000000 == 0) {
// master thread; poll for signal
if (rank == 0) {
sigpending(&sigpend);
if (sigismember(&sigpend, SIGINT) || sigismember(&sigpend, SIGTERM)) {
if (sigwait(&newmask, &sigcaught) == 0) {
printf("Interrupted by %d...\n", sigcaught);
signalled = true;
}
}
}
// all threads; stop computing
if (signalled) break;
}
}
}
}
#pragma omp atomic
steps_tot += steps;
}
printf("The result is ... after %zu steps\n", steps_tot);
// optional cleanup
sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
}
如果使用 C++，您可能会发现以下类很有用...
#include <signal.h>
#include <vector>
class Unterminable {
sigset_t oldmask, newmask;
std::vector<int> signals;
public:
Unterminable(std::vector<int> signals) : signals(signals) {
sigemptyset(&newmask);
for (int signal : signals)
sigaddset(&newmask, signal);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
}
Unterminable() : Unterminable({SIGINT, SIGTERM}) {}
// this can be made more efficient by using sigandset,
// but sigandset is not particularly portable
int poll() {
sigset_t sigpend;
sigpending(&sigpend);
for (int signal : signals) {
if (sigismember(&sigpend, signal)) {
int sigret;
if (sigwait(&newmask, &sigret) == 0)
return sigret;
break;
}
}
return -1;
}
~Unterminable() {
sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
}
};
calculate() 的阻塞部分可以替换为Unterminable unterm();，信号检查部分可以替换为if ((sigcaught = unterm.poll()) > 0) {...}。当unterm 超出范围时，会自动执行信号解除阻塞。
1 这并非完全正确。 OpenMP 支持以cancellation points 的形式执行“并行中断”的有限支持。如果您选择在并行循环中使用取消点，请确保您确切知道隐式取消点的位置，以确保您的计算数据在取消时保持一致。
2 就我个人而言，我会统计有多少线程完成了 for 循环，如果主线程在没有捕获信号的情况下完成了循环，它会一直轮询信号，直到其中任一它捕获一个信号或所有线程完成循环。为此，请确保将 for 循环标记为 nowait。
【讨论】：