linux线程关闭信号,Linux/UNIX用同步方法处理异步信号

一. 前言

Linux/UNIX进程信号处理复杂易出错，而用在多线程中就更加复杂脆弱，这里不探讨相关历史渊源，只给出一种在实践中简单可靠的信号处理方式。后文讨论的线程模型是POSIX thread(pthread)，Linux和主流UNIX均支持pthread。

二. 进程与线程信号模型

这里假设读者已熟悉进程信号模型，下面列出多线程环境中，信号模型的进一步细节：

1.信号action属于进程级别。忽略信号action / 默认action(可能core dump) / 自定义action，所有线程共享该action。

2.信号递交到进程时，内核会任选一个线程来处理，只有下面三种情况才会由特定线程处理：信号源于线程执行了特定硬件指令，如SIGBUS / SIGFPE / SIGILL / SIGSEGV。线程写一个关闭读端或出错的流式管道，触发SIGPIPE，常见于pipe / FIFO / UNIX domain socket / TCP socket。pthread_kill和pthread_sigqueue所发出信号。

3.信号mask属于线程级别，可以通过pthread_sigmask来控制。

4.信号pending属于线程级别unix线程切换，可由sigpending获取。

三. 可重入(re-entrant)函数 / 线程安全(thread-safe)函数 / 异步信号安全(async-signal-safe)函数

SUS有很长的列表规定了哪些不是线程安全函数，哪些是异步信号安全函数，但没必要记那个表格，只要对分类原理有深入理解，必要时才查标准或手册。下面列出一些关键点：

1.可重入是一个理论概念，可以理解为给定的输入能得到确定性输出，不能是随机或undefined行为，实践中需要有上下文环境。在异步信号执行中，可重入意味着异步信号安全。在多线程执行中，可重入意味着线程安全。

2.异步信号安全，同一个线程或不同线程，同步执行或异步执行，都能保证安全性。这在系统调用和库函数中属于少数派，所以SUS详细列出了这些函数。IO系统调用open/close/read/write属于此类；标准IO函数fopen / fclose / fread / fwrite / printf等等则不属于此类。一般修改共享数据结构意味着异步信号不安全，比如标准IO函数；不过有例外，存取sig_atomic_t，gcc支持的硬件架构中存取1/2/4/8字节的整数类型，更广义的就是最新C/C++标准支持的atomic系列函数，这些都是异步信号安全的。

3.线程安全，可供多个线程安全调用的函数，包括异步信号安全函数。这个门槛不高，多数系统调用和库函数都满足，所以SUS只规定了哪些函数不必是线程安全的。标准IO函数属于此类，malloc / free也是，它们虽然使用了全局数据结构，但是内部有互斥锁，可以保证安全性，localtime则不是，它用了静态数据结构，内部没有锁保护，标准有localtime_r替代，’xxx_r’是一大类线程安全的函数，具体可以查文档。修改共享数据结构却没有锁保护，意味着线程不安全。

四.运行环境

Linux: kernel 3.12 / gcc 4.8

UNIX: mac os x 10.9 / llvm 3.4

五. 一个常见的错误

很多人在信号处理函数中经常写一堆printf，几十行的demo还行，但实际项目中就是一个风险，可能出错的终将出错，往往关键时刻掉链子。下面就构造一个稍极端的例子演示会发生什么。

C源码：

点击(此处)折叠或打开

#include

#include "lgr_hdr.h"

static void handler(int sig)

{

printf("this is handler\n");

}

int main(int argc, char **argv)

{

struct sigaction sa;

sigemptyset(&sa.sa_mask);

sa.sa_flags = 0;

sa.sa_handler = handler;

if (sigaction(SIGUSR1, &sa, NULL) == -1)

err_sys("sigaction");

while (1) {

printf("this is main\n");

}

return 0;

}

构造错误场景的步骤：

1. 启动C程序。

bash-4.2 $./async_signal | grep -F handler

2. 用Python解释器每隔10毫秒，向C程序发送一个SIGUSR1，直到C程序停止输出内容。

bash-4.2 $ps -ef|grep async

lgr 1108 945 99 17:37 pts/0 00:00:25 ./async_signal

bash-4.2 $python

Python 2.7.5 (default, Feb 19 2014, 13:47:40)

[GCC 4.8.2 20131212 (Red Hat 4.8.2-7)] on linux2

（编辑：晋中站长网）

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