将 pthread 作为输入并将其挂起的函数

Question

我正在尝试从 POSIX 中的 ExpressLogic 移植实时 Thread_Metric，以便为我的论文对 Linux、Xenomai 和 RTAI 的 PREEMPT_RT 补丁进行基准测试。他们提供了一个包含以下函数的 C 源文件，您必须实现这些函数才能使基准测试正常工作：

void   tm_initialize(void (*test_initialization_function)(void));
int    tm_thread_create(int thread_id, int priority, void (*entry_function)(void));
int    tm_thread_resume(int thread_id);
int    tm_thread_suspend(int thread_id);
void   tm_thread_relinquish(void);
void   tm_thread_sleep(int seconds);
int    tm_queue_create(int queue_id);
int    tm_queue_send(int queue_id, unsigned long *message_ptr);
int    tm_queue_receive(int queue_id, unsigned long *message_ptr);
int    tm_semaphore_create(int semaphore_id);
int    tm_semaphore_get(int semaphore_id);
int    tm_semaphore_put(int semaphore_id);
int    tm_memory_pool_create(int pool_id);
int    tm_memory_pool_allocate(int pool_id, unsigned char **memory_ptr);
int    tm_memory_pool_deallocate(int pool_id, unsigned char *memory_ptr);

现在我正在尝试实现 tm_thread_suspend 和 tm_thread_resume 函数，它们将 pthread 作为输入。我知道您可以使用 pthread_mutex_lock 和 pthread_cond_wait 例程挂起 pthread，但您必须从线程 start_function 调用这些例程。我对这类事情很陌生，而且我已经无法理解了。任何帮助表示赞赏。

Answer 1

如果可用的话，pthread_suspend 似乎确实是可行的方法。这个解决方案可能比它的价值更脏。为每个线程保留一个信号量。让每个线程监听信号。在信号处理程序中，只需对关联的信号量执行 down 操作即可。

因此，当您想要停止一个线程时，只需向其发送一个信号（也许使用实时信号最好），它就会在处理程序中停止。默认情况下，处理程序会屏蔽自身（也就是说，如果在完成之前收到相同的信号，则不会再次调用它）。当您想要重新启动线程时，只需对信号量执行 up 即可。

警告：

• 使用 @bmargulies 的建议，如果可以的话会更好（更安全、更干净、更高效）
• 您还可以使用互斥体而不是信号量
• 处理信号是一项令人讨厌的工作。出发前请确保您（重新）阅读
  • 异步信号安全
  • 线程和信号
  • 中断和重新启动系统调用 (SA_RESTART)
• 我很确定sem_wait(3) 不是异步信号安全的，但只要您不这样做，它就是安全的使用SA_NODEFER （并不是说你有任何理由）

不幸的是，我找不到任何关于此的真正出色的免费文档。尽管如此，无论是否优秀，还是有很多免费文档。

编辑

按照@R..的建议，有async-signal-safe函数可以阻止您使用（而不是不安全的sem_wait） 。这是您可以安全使用的函数列表。

Answer 2

您可以使用两个信号完全可移植地完成此操作（避免异步信号不安全函数的所有问题）：

“线程挂起”信号处理程序将使用 pselect 以原子方式解锁第二个信号并无限期地休眠。第二个信号将终止 pselect 并导致信号处理程序返回。

此外，还有许多其他使用异步信号安全接口的解决方案 - 基本上任何处理文件描述符并阻塞它们而不是用户空间同步原语的东西。例如，让信号处理程序从管道读取并将单个字节写入管道以恢复线程就可以了。

Answer 3

pthread 的某些实现具有这些功能。 http://www.unix.com/man-page/all/3t/ pthread_suspend/ 但是你的linux内核可能不支持它们。

Answer 4

执行此操作的方法是使用 sigwait() 和 pthread_kill。

// 全局变量

int _fSigSet; 

在调用 pthread_create 之前我们设置了一个信号掩码。每个线程都会继承该掩码。我想你可以在线程函数中设置掩码。以下是我们使用的代码：

sigemptyset(&_fSigSet);
sigaddset(&_fSigSet, SIGUSR1);
sigaddset(&_fSigSet, SIGSEGV);
pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &_fSigSet, NULL);
... 
pthread_create(&Thread, NULL, ThreadProc, NULL);
...

暂停：

int nSig;  // signal you get if you care.
sigwait(&_fSigSet, &nSig);  // thread is suspended here waiting for signal.

恢复：

pthread_kill(&Thread, SIGUSR1);

如果您由于某种原因无法使用 SIGUSR1，请注意并非所有信号都适合我们。我们可能做错了什么，但 SIGCONT 不起作用。

我们以这种方式对暂停线程进行了基准测试，该方法比使用互斥体和条件变量快 5 倍。

以下是一些使用此技术的代码。