Читаем Linux API. Исчерпывающее руководство полностью

• Все потоки блокируют любые асинхронные сигналы, которые может получить их процесс. Проще всего это сделать путем блокирования сигналов в главной программе до создания других потоков. Каждый поток, создаваемый после этого, унаследует копию сигнальной маски главной программы.

• Создается отдельный поток, который принимает входящие сигналы с помощью вызовов sigwaitinfo(), sigtimedwait() или sigwait(). Первые два вызова описаны в разделе 22.10. С sigwait() мы познакомимся чуть ниже.

Преимуществом данного подхода является то, что асинхронно сгенерированные сигналы принимаются синхронно. По мере получения входящих сигналов выделенный поток может безопасно изменять разделяемые переменные (под защитой мьютекса) и вызывать функции, не адаптированные к работе с асинхронными сигналами. Он также может уведомлять условные переменные и использовать другие механизмы синхронизации и взаимодействия между процессами и потоками.

Функция sigwait() ожидает доставки сигнала, входящего в набор, на который указывает аргумент set, и затем возвращает его внутри sig.

#include

int sigwait(const sigset_t *set, int *sig);

Возвращает 0 при успешном завершении или положительное число при ошибке

Вызов sigwait() ведет себя так же, как sigwaitinfo(), за исключением следующих моментов.

• Вместо возвращения структуры siginfo_t, описывающей сигнал, sigwait() возвращает только его номер.

• Возвращаемое значение соответствует другим функциям, связанным с потоками (вместо того чтобы использовать традиционную схему для системных вызовов в UNIX — значения 0 и –1).

Если с помощью sigwait() сигнал ожидается сразу несколькими потоками, он сможет быть доставлен только одному из них; при этом невозможно предсказать, какому именно.

33.3. Потоки и управление процессами

Как и сигнальный механизм, вызовы exec(), fork() и exit() появились раньше программного интерфейса Pthreads. В следующих подразделах мы рассмотрим некоторые моменты, касающиеся применения этих системных вызовов в многопоточных программах.

Потоки и вызов exec()

Когда любой поток делает вызов одной из функций семейства exec(), происходит полная замена вызывающей программы. Все потоки, кроме того, что сделал вызов exec(), немедленно исчезают. Ни один из них не выполняет деструкторы для своих данных или обработчики для освобождения ресурсов. Все мьютексы (уровня процесса) и условные переменные, принадлежащие процессу, тоже перестают существовать. После вызова exec() идентификатор оставшегося потока становится неопределенным.

Потоки и вызов fork()

Когда многопоточная программа делает вызов fork(), в дочерний процесс копируется только вызывающий поток (его идентификатор в новом процессе будет таким же, как у потока родителя, вызвавшего fork()). Остальные потоки дочернего процесса исчезают; деструкторы данных уровня потока и обработчики для очистки ресурсов, принадлежавшие им, игнорируются. Это может привести к различным проблемам.

• Несмотря на то что потомок получает только копию вызывающего потока, состояния глобальных переменных, а также объекты Pthreads, такие как мьютексы и условные переменные, сохраняются (дело в том, что объекты Pthreads находятся внутри родительской памяти, копию которой получает потомок). Это может привести к путанице. Представьте, к примеру, что во время вызова fork() другой поток закрыл мьютекс и начал обновлять глобальную структуру данных. В этом случае поток дочернего процесса не сможет открыть мьютекс (поскольку он им не владеет) и заблокируется, если попытается получить к нему доступ. Более того, копия глобальной структуры данных, принадлежащая дочернему процессу, скорее всего, будет находиться в фрагментированном состоянии, потому что поток, который начал ее обновлять, исчез прямо во время этой процедуры.

• Поскольку деструкторы для данных уровня потока и обработчики для освобождения ресурсов не вызываются, в многопоточной программе fork() может привести к утечкам памяти в дочернем процессе. Кроме того, данные уровня потока, созданные другими потоками, скорее всего, будут недоступными в дочернем процессе, поскольку оставшийся поток не будет иметь соответствующих указателей.

Ввиду этих проблем вызов fork() в многопоточных программах обычно рекомендуется использовать только в том случае, если после него сразу же следует вызов exec(). Благодаря exec() все объекты Pthreads в дочернем процессе исчезают, поскольку новая программа перезаписывает его память.

На случай, когда приложение должно выполнить какие-то действия между вызовами fork() и exec(), программный интерфейс Pthreads предоставляет механизм для объявления обработчиков создания нового процесса. Эти обработчики устанавливаются с помощью вызова pthread_atfork() следующего вида:

pthread_atfork(prepare_func, parent_func, child_func);