在开发linux mjpg-streamer程序的时候,使用signal,奇怪的是程序竟然退出了。后来读了曹老师的文章,才解决了这个问题。
所以收录到自己的博客里。呵呵
多线程中定时器的使用41865100619
2010-10-14 19:47:29 —— 曹忠明 华清远见嵌入式学院讲师
不管是在进程还是线程,很多时候我们都会使用一些定时器之类的功能,这里就定时器在多线程的使用说一下。首先在linux编程中定时器函数有alarm()和setitimer(),alarm()可以提供一个基于秒的定时功能,而setitimer可以提供一个基于微妙的定时功能。
alarm()原型:
#include
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
这个函数在使用上很简单,第一次调用这个函数的时候是设置定时器的初值,下一次调用是重新设置这个值,并会返回上一次定时的剩余时间。
setitimer()原型:
#include
int setitimer(int which, const struct itimerval *value,
struct itimerval *ovalue);
这个函数使用起来稍微有点说法,首先是第一个参数which的值,这个参数设置timer的计时策略,which有三种状态分别是:
ITIMER_REAL:使用系统时间来计数,时间为0时发出SIGALRM信号,这种定时能够得到一个精准的定时,当然这个定时是相对的,因为到了微秒级别我们的处理器本身就不够精确。
ITIMER_VIRTUAL:使用进程时间也就是进程分配到的时间片的时间来计数,时间为0是发出SIGVTALRM信号,这种定时显然不够准确,因为系统给进程分配时间片不由我们控制。
ITIMER_PROF:上面两种情况都能够触发
第二个参数参数value涉及到两个结构体:
struct itimerval {
struct timeval it_interval; /* next value */
struct timeval it_value; /* current value */
};
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};
在结构体itimerval中it_value是定时器当前的值,it_interval是当it_value的为0后重新填充的值。而timeval结构体中的两个变量就简单了一个是秒一个是微秒。
上面是这两个定时函数的说明,这个函数使用本不是很难,可以说是很简单,但是碰到具体的应用的时候可能就遇到问题了,在多进程编程中使用一般不会碰到什么问题,这里说的这些问题主要体现在多线程编程中。比如下面这个程序
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void sig_handler(int signo)
{
alarm(2);
printf("alarm signal/n");
}
void *pthread_func()
{
alarm(2);
while(1)
{
pause();
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
pthread_t tid;
int retval;
signal(SIGALRM, sig_handler);
if((retval = pthread_create(&tid, NULL, pthread_func, NULL)) < 0)
{
perror("pthread_create");
exit(-1);
}
while(1)
{
printf("main thread/n");
sleep(10);
}
return 0;
}
这个程序的理想结果是:
main thread
alarm signal
alarm signal
alarm signal
alarm signal
alarm signal
main thread
可事实上并不是这样的,它的结果是:
main pthread
alarm signal
main pthread
alarm signal
main pthread
为什么会出现这种情况呢?是因为发送给工作线程的信号中断的主线程的sleep,并且这个中情况只影响主线程而不会影响到其他的工作线程。我们怎么才能解决这种问题呢,最简单的方法是修改这个程序,修改这个线程主线程使用alarm,工作线程使用sleep。这样就能够达到我们的要求,但是有时候有不能简单的这样操作。所以我们就需要进一步的修改我们的程序。在这里我第一个想到的是使用signal(SIGALRM, SIG_IGN),可是这个是设置整个进程对这个信号的响应方式,经过测试也确实不能完成我期望的功能,那么怎么办呢?有这样一个函数pthread_sigmask,线程中的信号屏蔽,函数的原型及相关函数为:
#include
int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset);
函数中第一个参数how有三个值SIG_BLOCK、SIG_SETMASK和SIG_UNBLOCK这里我们是用第二个值SIG_SETMASK
int sigemptyset(sigset_t *set); /*清除信号集合set*/
int sigaddset(sigset_t *set, int signum); /*添加信号signum到信号集set中*/
然后我们改造我们的程序为:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void sig_handler(int signo)
{
alarm(2);
printf("alarm signal/n");
}
void *pthread_func()
{
alarm(2);
while(1)
{
pause();
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
pthread_t tid, tid_1;
int retval;
signal(SIGALRM, sig_handler);
if((retval = pthread_create(&tid, NULL, pthread_func, NULL)) < 0)
{
perror("pthread_create");
exit(-1);
}
sigset_t sigset;
sigemptyset(&sigset);
sigaddset(&sigset, SIGALRM);
pthread_sigmask(SIG_SETMASK,&sigset,NULL);
while(1)
{
printf("main pthread/n");
sleep(10);
}
return 0;
}
这个时候我们就能够看到我们想要的结果了。
这里再附一个setitimer的使用范例
#include
#include
#include
#include
#include
#include
struct itimerval timerval;
void sig_handler(int signo)
{
printf("alarm signal/n");
}
void *pthread_func()
{
setitimer(ITIMER_REAL, &timerval, NULL);
while(1)
{
pause();
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
pthread_t tid;
int retval;
timerval.it_interval.tv_sec = 2;
timerval.it_interval.tv_usec = 0;
timerval.it_value.tv_sec = 2;
timerval.it_value.tv_usec = 0;
signal(SIGALRM, sig_handler);
if((retval = pthread_create(&tid, NULL, pthread_func, NULL)) < 0)
{
perror("pthread_create");
exit(-1);
}
sigset_t sigset;
sigemptyset(&sigset);
sigaddset(&sigset, SIGALRM);
pthread_sigmask(SIG_SETMASK,&sigset,NULL);
while(1)
{
printf("main thread/n");
sleep(5);
}
return 0;
}
linux 多线程信号总结(一)
1. 在多线程环境下,产生的信号是传递给整个进程的,一般而言,所有线程都有机会收到这个信号,进程在收到信号的的线程上下文执行信号处理函数,具体是哪个线程执行的难以获知。
2 signal函数BSD/Linux的实现并不在信号处理函数调用时,恢复信号的处理为默认,而是在信号处理时阻塞此信号,直到信号处理函数返回。其他实现可能在调用信号处理函数时,恢复信号的处理为默认方式,因而需要在信号处理函数中重建信号处理函数为我们定义的处理函数,在这些系统中,较好的方法是使用sigaction来建立信号处理函数。
3 发送信号给进程,哪个线程会收到?APUE说,在多线程的程序中,如果不做特殊的信号阻塞处理,当发送信号给进程时,由系统选择一个线程来处理这个信号。
4 如果进程中,有的线程可以屏蔽了某个信号,而某些线程可以处理这个信号,则当我们发送这个信号给进程或者进程中不能处理这个信号的线程时,系统会将这个信号投递到进程号最小的那个可以处理这个信号的线程中去处理。
5 如果我们同时注册了信号处理函数,同时又用sigwait来等待这个信号,谁会取到信号?经过实验,Linux上sigwait的优先级高。
6 在Linux中的posix线程模型中,线程拥有独立的进程号,可以通过getpid()得到线程的进程号,而线程号保存在pthread_t的值中。而主线程的进程号就是整个进程的进程号,因此向主进程发送信号只会将信号发送到主线程中去。如果主线程设置了信号屏蔽,则信号会投递到一个可以处理的线程中去。
7 当调用SYSTEM函数去执行SHELL命令时,可以放心的阻塞SIGCHLD,因为SYSTEM会自己处理子进程终止的问题。
8 使用sleep()时,要以放心的去阻塞SIGALRM信号,目前sleep函数都不会依赖于ALRM函数的SIGALRM信号来工作。
linux 多线程信号总结(二)
1. 默认情况下,信号将由主进程接收处理,就算信号处理函数是由子线程注册的2. 每个线程均有自己的信号屏蔽字,可以使用sigprocmask函数来屏蔽某个线程对该信号的响应处理,仅留下需要处理该信号的线程来处理指定的信号。
3. 对某个信号处理函数,以程序执行时最后一次注册的处理函数为准,即在所有的线程里,同一个信号在任何线程里对该信号的处理一定相同4. 可以使用pthread_kill对指定的线程发送信号APUE的说法:每个线程都有自己的信号屏蔽字,但是信号的处理是进程中所有的线程共享的,这意味着尽管单个线程可以阻止某些信号,但当线程修改了与某个信号相关的处理行为后,所有的线程都共享这个处理行为的改变。这样如果一个线程选择忽略某个信号,而其他线程可以恢复信号的默认处理行为,或者为信号设置一个新的处理程序,从而可以撤销上述线程的信号选择。
进程中的信号是送到单个线程的,如果信号与硬件故障或者计时器超时有关,该型号就被发送到引起该事件的线程中去,而其他的信号则被发送到任意一个线程。
sigprocmask的行为在多线程的进程中没有定义,线程必须使用pthread_sigmask总结:一个信号可以被没屏蔽它的任何一个线程处理,但是在一个进程内只有一个多个线程共用的处理函数。……
linux 多线程信号总结(三)
1 Linux 多线程应用中,每个线程可以通过调用pthread_sigmask() 设置本线程的信号掩码。一般情况下,被阻塞的信号将不能中断此线程的执行,除非此信号的产生是因为程序运行出错如SIGSEGV;另外不能被忽略处理的信号SIGKILL 和SIGSTOP 也无法被阻塞。
2 当一个线程调用pthread_create() 创建新的线程时,此线程的信号掩码会被新创建的线程继承。
3 信号安装最好采用sigaction方式,sigaction,是为替代signal 来设计的较稳定的信号处理,signal的使用比较简单。signal(signalNO,signalproc);不能完成的任务是:1.不知道信号产生的原因;2.处理信号中不能阻塞其他的信号而signaction,则可以设置比较多的消息。尤其是在信号处理函数过程中接受信号,进行何种处理。
sigaction函数用于改变进程接收到特定信号后的行为。
4 sigprocmask函数只能用于单线程,在多线程中使用pthread_sigmask函数。
5 信号是发给进程的特殊消息,其典型特性是具有异步性。
6 信号集代表多个信号的集合,其类型是sigset_t. 7 每个进程都有一个信号掩码(或称为信号屏蔽字),其中定义了当前进程要求阻塞的信号集。
8 所谓阻塞,指Linux内核不向进程交付在掩码中的所有信号。于是进程可以通过修改信号掩码来暂时阻塞特定信号的交付,被阻塞的信号不会影响进程的行为直到该信号被真正交付。
9 忽略信号不同于阻塞信号,忽略信号是指Linux内核已经向应用程序交付了产生的信号,只是应用程序直接丢弃了该信号而已。
so 。当使用多个线程时。是按照 启动线程顺序发送sig_alrm信号。主线程-》线程1-》线程2.。。。。
如果线程2想收到 sig_alrm信号。则必须阻塞主线程和 线程1.
跟alarm 调用在那个线程无关。可是 APUE中曾经说过 “ 进程中的信号是送到单个线程的,如果信号与硬件故障或者计时器超时有关,该信号就被发送到引起该事件的线程中去,而其他的信号则被发送到任意一个线程。” 。这个调用alarm不算是 引起该事件的线程吗?。
#include <signal.h>
#include <pthread.h>
void sig_handler(int signo)
{
alarm(2);
printf("alarm signal\n");
}
void *pthread_func()
{
//signal(SIGALRM, sig_handler);
sigset_t sigset;
sigemptyset(&sigset);
sigaddset(&sigset, SIGALRM);
pthread_sigmask(SIG_SETMASK,&sigset,NULL);
while(1)
{
printf("one thread in\n");
pause();
//sleep(10);
printf("one thread out\n");
}
}
void *pthread_func2()
{
alarm(2);
while(1)
{
printf("two thread in\n");
//sleep(10);
pause();
printf("two thread out\n");
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
pthread_t tid;
int retval;
signal(SIGALRM, sig_handler);
if((retval = pthread_create(&tid, NULL, pthread_func, NULL)) < 0)
{
perror("pthread_create");
exit(-1);
}
if((retval = pthread_create(&tid, NULL, pthread_func2, NULL)) < 0)
{
perror("pthread_create");
exit(-1);
}
sigset_t sigset;
sigemptyset(&sigset);
sigaddset(&sigset, SIGALRM);
pthread_sigmask(SIG_SETMASK,&sigset,NULL);
while(1)
{
printf("main thread in\n");
pause();
printf("main thread out\n");
}
return 0;
}