QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

 act.sa_flags = SA_SIGINFO;
 if (sigaction(SIGRTMIN, &act, NULL) < 0)
  perror('set signal handler: ');
 const int thrnum = 3;
 for (int i = 0; i < thrnum; i++)
  pthread_create(NULL, NULL, threadfunc, NULL);
 pause();
 exit(EXIT_SUCCESS);
}

Для анализа этого и последующих фрагментов нам будет недостаточно команды kill, поэтому сделаем простейший «передатчик» плотной (в смысле минимального интервала следования) последовательности повторяющихся сигналов (файл k6.cc). Выполнение этого тестера, например по команде:

# k6 -p214005 -s41 -n100

направляет процессу с PID = 214005 последовательность из 100 сигналов с кодом 41 (SIGRTMIN). Посылая нашему процессу-тестеру последовательность из N сигналов, мы получим N сообщений вида:

SIG = 41; TID = 4

Примечание

Здесь удобный случай показать разницу между обработкой сигналов на базе очереди и простой обработкой (модель надежных сигналов). Для этого заменим две строки заполнения структуры sigaction на:

act.sa_handler = handler;
act.sa_flags = 0;

а заголовок функции handler() перепишем так: static void handler(int signo) . Если теперь мы в точности повторим предыдущий тест, то при посылке процессу- тестеру последовательности из N сигналов мы получим всего одно сообщение все того же вида. Это наблюдение интересно еще и тем, что оно показывает, что алгоритм взаимодействия сигнала с потоками не зависит от того, какая обработка установлена для этого сигнала: на основе модели сигналов реального времени или на основе модели надежных сигналов.

Сколько бы раз мы ни повторяли тестирование, идентификатор потока, получающего и обрабатывающего сигнал, всегда будет равен 4. Что же происходит:

• главный поток (TID = 1) создает 3 новых потока (TID = 2, 3, 4);

• главный поток переходит в пассивное ожидание сигналов, но в его маске доставка посылаемого сигнала (41) заблокирована;

• выполнение функции потока начинается с разблокирования ожидаемого сигнала;

• … 3 потока (TID = 2, 3, 4) ожидают поступления сигнала;

• при поступлении серии сигналов вся их очередь доставляется и обрабатывается одним потоком с TID = 4, который тут же в цикле возвращается к ожиданию следующих сигналов.

Таким образом, сигнал доставляется одному и только одному потоку, который не блокирует этот сигнал. Обработчик сигнала вызывается в контексте (стек, области собственных данных) этого потока. После выполнения обработчика сигнал поглощается. Какому из потоков, находящихся в состоянии блокирования в ожидании сигналов (в масках которых разблокирован данный сигнал), будет доставлен экземпляр сигнала, предсказать невозможно; это так и должно быть исходя из общих принципов диспетчеризации потоков. Но реально этим потоком является поток, последним перешедший в состояние ожидания. Для того чтобы убедиться в этом, заменим предпоследнюю строку программы (pause();) на:

threadfunc(NULL);

Теперь у нас 4 равнозначных потока, ожидающих прихода сигнала, переходящих в состояние ожидания в последовательности: TID = 2, 3, 4, 1. Реакция процесса на приход сигнала изменится на:

SIG = 41, TID = 1

Изменим текст функции потока на (файл s7.cc):

void* threadfunc(void* data) {
 while (true) {
  SignalProcmask(0, 0, SIG_UNBLOCK, &sig, NULL);
  delay(1);
  SignalProcmask(0, 0, SIG_BLOCK, &sig, NULL);
  delay(10);
 }
}

Поведение приложения радикально изменится — происходит смена обрабатывающего потока (чтобы сократить объем вывода, серии посылаемых сигналов состоят из одного сигнала). Следует отметить, что смена обрабатывающего потока происходит между сериями, но ни в коем случае не внутри длинных серий, что можно проследить экспериментально.

SIG = 41, TID = 1
SIG = 41; TID = 4
SIG = 41; TID = 4
SIG = 41; TID = 1
SIG = 41; TID = 1
SIG = 41; TID = 4
SIG = 41; TID = 4
SIG = 41; TID = 1
SIG = 41; TID = 2
SIG = 41; TID = 2
SIG = 41; TID = 3
SIG = 41; TID = 4

Такая модель вряд ли может быть названа в полной мере «сигналами в потоках», так как сигнал в ней в конечном итоге направляется процессу как контейнеру, содержащему потоки (можно сказать и так: в оболочку адресного пространства процесса). И только после этого в контексте одного из потоков (и в случае множественных потоков, разблокированных на обработку единого сигнала, невозможно предсказать, в контексте какого из них) выполняется обработчик сигнала. Главный поток процесса (TID = 1) в этой схеме участвует в равнозначном качестве (здесь хорошо видно, что устоявшееся понятие «реакция процесса на сигнал» в строгом смысле некорректно).

Перейдем к более конкретным вопросам: как можно продуктивно использовать эту схему в многопоточных приложениях? Рассмотрим сначала случай, когда каждый из рабочих потоков разблокирован на получение одного, свойственного только ему сигнала (файл s9.cc):

Чередование потоковых сигналов

#include <stdio.h>
#include <iostream.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>
#include <sys/neutrino.h>
static void handler(int signo, siginfo_t* info, void* context) {
 cout << 'SIG = ' << signo << '; TID = ' << pthread_self() <<