linux信号实现同步问题

ReMeppo 2012-01-11 12:25:02
见Unix高级环境编程 10章 习题10.6:
实现父子进程的同步, 进程创建个文件写入整数0, 然后fork, 接着父子进程交替增加文件中计数器值, 每次计数器增1, 打印是哪个进程进行了增1操作
我按照书里的那五个同步函数来实现, 但是有问题, 自己觉得的原因写在代码注释里, 不知道是不是我的代码问题还是实现有问题... 求指教!!! 

#include "apue.h"	  //一些头文件都放在里面

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>



#define FILE_PATH "/tmp/10-6Excise.file"  //临时文件



static volatile sig_atomic_t sigflag; //进程间的信号标志

static sigset_t newmask, oldmask, zeromask;  //屏蔽字



void TELL_WAIT();

void TELL_PARENT(pid_t pid);

void TELL_CHILD(pid_t pid);

void WAIT_PARENT();

void wait_CHILD();

static void sig_usr(int);  //自定义信号处理函数



int main()

{

	pid_t pid;

	int fd;

	char buf[128] = {0};

	

	//写0

	if((fd = open(FILE_PATH, O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY)) < 0)

		err_sys("open failed");

	write(fd, "0", 1);

	close(fd);



	TELL_WAIT();  //屏蔽自定义的两个信号USR1 USR2



	if((pid = fork()) < 0)

	{

		err_sys("fork error");	//err.c 文件里的自定义错误处理函数

		return -1;

	}

	else if(pid == 0)

	{	

		while(1)

		{

			WAIT_PARENT();



			//子进程增1

			sleep(1);

			memset(buf, 0, sizeof(buf));

			if((fd = open(FILE_PATH, O_RDWR)) < 0)

				err_sys("open failed");

			read(fd, buf, sizeof(buf));

			int i = atoi(buf) + 1;

			sprintf(buf, "%d", i);

			lseek(fd, 0, SEEK_SET);

			write(fd, buf, strlen(buf));

			close(fd);



			printf("child proc %d write the buf = %s, num = %d\n", getpid(), buf, i);

			TELL_PARENT(getppid());

		}

	}



	TELL_CHILD(pid);	//先让子进程增1

	while(1)

	{

		WAIT_CHILD();



		//父进程增1

		sleep(1);

		memset(buf, 0, sizeof(buf));

		if((fd = open(FILE_PATH, O_RDWR)) < 0)

			err_sys("open failed");

		read(fd, buf, sizeof(buf));

		int i = atoi(buf) + 1;

		sprintf(buf, "%d", i);

		lseek(fd, 0, SEEK_SET);

		write(fd, buf, strlen(buf));

		printf("parent proc %d write the buf = %s, num = %d\n", getpid(), buf, i);

		close(fd);



		TELL_CHILD(pid);	

		/*

			失败可能的原因: 这里发送信号到重新循环

WAIT_CHILD()之间有时间段,还没到再次循环WAIT_CHILD开始,子进程就处理完

了,而且发送完了TELL_PARENT信号,所以信号丢失了, 猜想是这样,所以在WAIT

后处理前加了个sleep, 还是无效,不知道为什么? 

		*/

	}

}



void TELL_WAIT()

{

	if(signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR)

		err_sys("signal(SIGUSR1) error");

	if(signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR)

		err_sys("signal(SIGUSR2) error");



	sigemptyset(&newmask);

	sigemptyset(&zeromask);

	sigaddset(&newmask, SIGUSR1);

	sigaddset(&newmask, SIGUSR2);



	if(sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) < 0)

		err_sys("SIG_BLOCK error");

}



void TELL_PARENT(pid_t pid)

{

	kill(pid, SIGUSR1);

}



void TELL_CHILD(pid_t pid)

{

	kill(pid, SIGUSR2);

}



void WAIT_PARENT()

{

	while(sigflag  == 0)

		sigsuspend(&zeromask);



	sigflag = 0;



	if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)

		err_sys("SIG_BLOCK error");

}



void WAIT_CHILD()

{

	while(sigflag  == 0)

		sigsuspend(&zeromask);



	sigflag = 0;



	if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)

		err_sys("SIG_BLOCK error");

}



static void sig_usr(int signo)

{

	sigflag = 1;

}


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ReMeppo 2012-01-12
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[Quote=引用 10 楼 qq120848369 的回复:]

你如果这里写了恢复屏蔽字， 那么就要这样写才合理:

C/C++ code
sigprocmask// 这里要锁信号
while(sigflag == 0)
sigsuspend(&zeromask);

sigflag = 0;

if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < ……
[/Quote]
谢谢了.... 不过注释掉if冒似还是一样的结果. 是不是TELL与WAIT得弄成个原子操作才行啊. 从TELL运行到WAIT间如果另一进程已经处理完并发送了信号 这不就捕捉不到了么... 导致卡在那了么...
qq120848369 2012-01-12
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你如果这里写了恢复屏蔽字， 那么就要这样写才合理:

    sigprocmask// 这里要锁信号

    while(sigflag  == 0)

        sigsuspend(&zeromask);



    sigflag = 0;



    if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0) //这里解信号

        err_sys("SIG_BLOCK error");


但是, 你父进程先做了信号屏蔽, 代码简练一点的话就是不需要解信号, 始终锁着信号, 只在sigsuspend那里原子解阻塞就行了, 不需要sigprocmask解掉， 你只要把WAIT里的sigprocmask去掉就OK了。
如果不注释掉，面临的竞争条件是sigprocmask解信号之后, 代码执行到while(sigflag == 0)做判定, 发现sigflag的确==0，然后进入while循环, 此时信号被处理, sigflag = 1, 于是阻塞挂起. 父进程认为已经完成了通知, 子进程对于通知全然不知而阻塞, 这就是问题.
qq120848369 2012-01-12
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void WAIT_PARENT()
{
while(sigflag == 0)
sigsuspend(&zeromask);

sigflag = 0;

if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)
err_sys("SIG_BLOCK error");
}

这种地方就不应该恢复屏蔽字啊, 一恢复就不再阻塞信号了, 就会漏掉信号了.

注释掉两个WAIT里的if语句再跑跑看。
qq120848369 2012-01-12
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汗，看错了。。。我再看看
qq120848369 2012-01-12
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TELL_CHILD(pid); //先让子进程增1
while(1)
{
WAIT_CHILD();

//父进程增1
sleep(1);
memset(buf, 0, sizeof(buf));
if((fd = open(FILE_PATH, O_RDWR)) < 0)
err_sys("open failed");
read(fd, buf, sizeof(buf));
int i = atoi(buf) + 1;
sprintf(buf, "%d", i);
lseek(fd, 0, SEEK_SET);
write(fd, buf, strlen(buf));
printf("parent proc %d write the buf = %s, num = %d\n", getpid(), buf, i);
close(fd);

TELL_CHILD(pid); //TELL_PARENT

ReMeppo 2012-01-12
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[Quote=引用 18 楼 qq120848369 的回复:]

没问题。
[/Quote]
真悲剧 结贴了 谢谢了哈!
qq120848369 2012-01-12
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没问题。
ReMeppo 2012-01-12
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注释了哟, 你能不能再帮我拷贝过去 运行看看??? 
#include "apue.h"

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>



#define FILE_PATH "/tmp/10-6Excise.file"

static volatile sig_atomic_t  sigflag;

static sigset_t newmask, oldmask, zeromask;



void TELL_WAIT();

void TELL_PARENT(pid_t pid);

void TELL_CHILD(pid_t pid);

void WAIT_PARENT();

void WAIT_CHILD();

static void sig_usr(int);



int main()

{

	pid_t pid;

	int fd;

	char buf[128] = {0};

	

	if((fd = open(FILE_PATH, O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY)) < 0)

		err_sys("open failed");



	write(fd, "0", 1);

	close(fd);



	TELL_WAIT();



	if((pid = fork()) < 0)

	{

		err_sys("fork error");

		return -1;

	}

	else if(pid == 0)

	{	

		while(1)

		{

			printf("waite parent\n");

			WAIT_PARENT();

			sleep(1);

			memset(buf, 0, sizeof(buf));

			if((fd = open(FILE_PATH, O_RDWR)) < 0)

				err_sys("open failed");

			read(fd, buf, sizeof(buf));

			int i = atoi(buf) + 1;

			sprintf(buf, "%d", i);

			lseek(fd, 0, SEEK_SET);

			write(fd, buf, strlen(buf));

			close(fd);

			printf("child proc %d write the buf = %s, num = %d\n", getpid(), buf, i);

			TELL_PARENT(getppid());

			printf("tell parent\n");

		}

	}



	TELL_CHILD(pid);

	while(1)

	{

		printf("wait child\n");

		WAIT_CHILD();

		sleep(1);

		memset(buf, 0, sizeof(buf));

		if((fd = open(FILE_PATH, O_RDWR)) < 0)

			err_sys("open failed");

		read(fd, buf, sizeof(buf));

		int i = atoi(buf) + 1;

		sprintf(buf, "%d", i);

		lseek(fd, 0, SEEK_SET);

		write(fd, buf, strlen(buf));

		printf("parent proc %d write the buf = %s, num = %d\n", getpid(), buf, i);

		close(fd);

		TELL_CHILD(pid);

		printf("tell child\n");

	}

}



void TELL_WAIT()

{

	if(signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR)

		err_sys("signal(SIGUSR1) error");

	if(signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR)

		err_sys("signal(SIGUSR2) error");



	sigemptyset(&newmask);

	sigemptyset(&zeromask);

	sigaddset(&newmask, SIGUSR1);

	sigaddset(&newmask, SIGUSR2);



	if(sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) < 0)

		err_sys("SIG_BLOCK error");

}



void TELL_PARENT(pid_t pid)

{

	kill(pid, SIGUSR1);

}



void TELL_CHILD(pid_t pid)

{

	kill(pid, SIGUSR2);

}



void WAIT_PARENT()

{

	while(sigflag  == 0)

		sigsuspend(&zeromask);



	sigflag = 0;



	//if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)

	//	err_sys("SIG_BLOCK error");

}



void WAIT_CHILD()

{

	while(sigflag  == 0)

		sigsuspend(&zeromask);



	sigflag = 0;



	//if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)

	//	err_sys("SIG_BLOCK error");

}



static void sig_usr(int signo)

{

	sigflag = 1;

}
qq120848369 2012-01-12
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可以送一个信号, 没区别啊.

你再研究研究是否注释对了..
ReMeppo 2012-01-12
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[Quote=引用 10 楼 qq120848369 的回复:]

你如果这里写了恢复屏蔽字， 那么就要这样写才合理:

C/C++ code
sigprocmask// 这里要锁信号
while(sigflag == 0)
sigsuspend(&zeromask);

sigflag = 0;

if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < ……
[/Quote] 理解你的意思了, 确实不应该解阻塞, 如果解了 在下一个while和sigsuspend间可能会响应这两个信号 导致sigsuspend接受不到 从而把进程挂起了...
但是我的注释掉了怎么还是失败了勒....

还有 为什么要注册两个信号 USR1 USR2啊 他们两个都发送一个信号 也可以吧....
ReMeppo 2012-01-12
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[Quote=引用 13 楼 qq120848369 的回复:]

C/C++ code
owenliang@linux-7lsl:~/csdn/src> gcc -o main main.c
owenliang@linux-7lsl:~/csdn/src> ./main
child proc 7796 write the buf = 1, num = 1
parent proc 7795 write the buf = 2, num = 2
child pr……
[/Quote] 啊 那我的怎么运行就卡那了.... 难道系统不同造成的....
root@ywj-virtual-machine:/codeTest# gcc 10-6Excise.c err.c -o 10-6Excise

root@ywj-virtual-machine:/codeTest# ./10-6Excise

wait child

waite parent

child proc 31995 write the buf = 1, num = 1

tell parent

waite parent

parent proc 31994 write the buf = 2, num = 2

tell child

wait child
qq120848369 2012-01-12
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owenliang@linux-7lsl:~/csdn/src> gcc -o main main.c

owenliang@linux-7lsl:~/csdn/src> ./main

child proc 7796 write the buf = 1, num = 1

parent proc 7795 write the buf = 2, num = 2

child proc 7796 write the buf = 3, num = 3

parent proc 7795 write the buf = 4, num = 4

child proc 7796 write the buf = 5, num = 5

parent proc 7795 write the buf = 6, num = 6

^C

owenliang@linux-7lsl:~/csdn/src> cat main.c

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <signal.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#define FILE_PATH "/tmp/10-6Excise.file"  //临时文件



static volatile sig_atomic_t sigflag; //进程间的信号标志

static sigset_t newmask, oldmask, zeromask;  //屏蔽字



void TELL_WAIT();

void TELL_PARENT(pid_t pid);

void TELL_CHILD(pid_t pid);

void WAIT_PARENT();

void WAIT_CHILD();

static void sig_usr(int);  //自定义信号处理函数



int main()

{

        pid_t pid;

        int fd;

        char buf[128] = {0};



        //写0

        if((fd = open(FILE_PATH, O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY)) < 0)

        {}

        write(fd, "0", 1);

        close(fd);



        TELL_WAIT();  //屏蔽自定义的两个信号USR1 USR2



        if((pid = fork()) < 0)

        {

                return -1;

        }

        else if(pid == 0)

        {    

                while(1)

                {

                        WAIT_PARENT();



                        //子进程增1

                        sleep(1);

                        memset(buf, 0, sizeof(buf));

                        if((fd = open(FILE_PATH, O_RDWR)) < 0)

                                ;

                        read(fd, buf, sizeof(buf));

                        int i = atoi(buf) + 1;

                        sprintf(buf, "%d", i);

                        lseek(fd, 0, SEEK_SET);

                        write(fd, buf, strlen(buf));

                        close(fd);



                        printf("child proc %d write the buf = %s, num = %d\n", getpid(), buf, i);

                        TELL_PARENT(getppid());

                }

        }



        TELL_CHILD(pid);    //先让子进程增1

        while(1)

        {

                WAIT_CHILD();



                //父进程增1

                sleep(1);

                memset(buf, 0, sizeof(buf));

                if((fd = open(FILE_PATH, O_RDWR)) < 0)

                        ;

                read(fd, buf, sizeof(buf));

                int i = atoi(buf) + 1;

                sprintf(buf, "%d", i);

                lseek(fd, 0, SEEK_SET);

                write(fd, buf, strlen(buf));

                printf("parent proc %d write the buf = %s, num = %d\n", getpid(), buf, i);

                close(fd);



                TELL_CHILD(pid);    

                /*

                失败可能的原因: 这里发送信号到重新循环

                WAIT_CHILD()之间有时间段,还没到再次循环WAIT_CHILD开始,子进程就处理完

                了,而且发送完了TELL_PARENT信号,所以信号丢失了, 猜想是这样,所以在WAIT

                后处理前加了个sleep, 还是无效,不知道为什么? 

                */

        }

}



void TELL_WAIT()

{

        if(signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR)

;

                if(signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR)

;

        sigemptyset(&newmask);

        sigemptyset(&zeromask);

        sigaddset(&newmask, SIGUSR1);

        sigaddset(&newmask, SIGUSR2);





        if(sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) < 0)

        ;

}



void TELL_PARENT(pid_t pid)

{

        kill(pid, SIGUSR1);

}



void TELL_CHILD(pid_t pid)

{

        kill(pid, SIGUSR2);

}



void WAIT_PARENT()

{

        while(sigflag  == 0)

                sigsuspend(&zeromask);



        sigflag = 0;

/*

        if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)

                err_sys("SIG_BLOCK error");

*/

}



void WAIT_CHILD()

{

        while(sigflag  == 0)

                sigsuspend(&zeromask);



        sigflag = 0;

/*

        if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)

                err_sys("SIG_BLOCK error");

*/

}



static void sig_usr(int signo)

{

        sigflag = 1;

}


我的想法没有问题, 你没理解估计有压力.
qq120848369 2012-01-12
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我给你试试得了.
ReMeppo 2012-01-11
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[Quote=引用 4 楼 dongjiawei316 的回复:]

你用两个标志，分别控制试试？
[/Quote]还是一样的结果...
dongjiawei316 2012-01-11
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你用两个标志，分别控制试试？
ReMeppo 2012-01-11
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[Quote=引用 1 楼 dongjiawei316 的回复:]

parent 不是比child加1了么？
[/Quote] 就卡在那不动了... 后面就没加了... 就出了这两行输出
dongjiawei316 2012-01-11
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父子进程都用同一个信号标志sigflag，这样会存在竞争吧
dongjiawei316 2012-01-11
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parent 不是比child加1了么？
深入分析Linux内核源码.chm
第一章 走进linux 1.1 GNU与Linux的成长 1.2 Linux的开发模式和运作机制 1.3走进Linux内核 1.4 分析Linux内核的意义 1.5 Linux内核结构 1.6 Linux内核源代码 1.7 Linux内核源代码分析工具 第二章 Linux运行的硬件基础 2.1 i386的寄存器 2.2 内存地址 2.3 段机制和描述符 2.4 分页机制 2.5 Linux中的分页机制 2.6 Linux中的汇编语言 第三章中断机制 3.1 中断基本知识 3.2中断描述符表的初始化 3.3异常处理 3.4 中断处理 3.5中断的后半部分处理机制 第四章 进程描述 4.1 进程和程序（Process and Program） 4.2 Linux中的进程概述 4.3 task_struct结构描述 4.4 task_struct结构在内存中的存放 4.5 进程组织的方式 4.6 内核线程 4.7 进程的权能 4.8 内核同步 第五章进程调度 5.1 Linux时间系统 5.2 时钟中断 5.3 Linux的调度程序－Schedule( ) 5.4 进程切换 第六章 Linux内存管理 6.1 Linux的内存管理概述 6.2 Linux内存管理的初始化 6.3 内存的分配和回收 6.4 地址映射机制 6.5 请页机制 6.6 交换机制 6.7 缓存和刷新机制 6.8 进程的创建和执行 第七章 进程间通信 7.1 管道 7.2 信号(signal) 7.3 System V 的IPC机制 第八章 虚拟文件系统 8.1 概述 8.2 VFS中的数据结构 8.3 高速缓存 8.4 文件系统的注册、安装与拆卸 8.5 限额机制 8.6 具体文件系统举例 8.7 文件系统的系统调用 8 .8 Linux2.4文件系统的移植问题 第九章 Ext2文件系统 9.1 基本概念 9.2 Ext2的磁盘布局和数据结构 9.3 文件的访问权限和安全 9.4 链接文件 9.5 分配策略 第十章 模块机制 10.1 概述 10.2 实现机制 10.3 模块的装入和卸载 10.4 内核版本 10.5 编写内核模块 第十一章 设备驱动程序 11.1 概述 11.2 设备驱动基础 11.3 块设备驱动程序 11.4 字符设备驱动程序 第十二章 网络 12.1 概述 12.2 网络协议 12.3 套接字(socket) 12.4 套接字缓冲区(sk_buff) 12.5 网络设备接口 第十三章 启动系统 13.1 初始化流程 13.2 初始化的任务 13.3 Linux 的Boot Loarder 13.4 进入操作系统 13.5 main.c中的初始化 13.6 建立init进程 附录： 1 Linux 2.4内核API 2.1 驱动程序的基本函数 2.2 双向循环链表的操作 2.3 基本C库函数 2.4 Linux内存管理中Slab缓冲区 2.5 Linux中的VFS 2.6 Linux的连网 2.7 网络设备支持 2.8 模块支持 2.9 硬件接口 2.10 块设备 2.11 USB 设备
[14本经典Android开发教程]-8-Linux内核阅读心得体会
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Linux下进程间同步和通信机制（3）信号量
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