[Comm] pthread, gcc vs g++: seg fault

[Sergey Vlasov]

On Thu, Nov 05, 2009 at 03:02:57PM +0400, Rinat Bikov wrote:
> Передо мной стоит задача: написать динамическую библиотеку, которая
> могла бы загружать и выгружать другие динамические библиотеки из
> главной функции таким образом, чтобы загружаемые динамические
> библиотеки имели доступ к интерфейсу загружающей их динамической
> библиотеки (:-)).
> Притом загружаемые динамические библиотеки могут зацикливаться,
> соответственно необходимо, чтобы они убивались по таймауту.
> Для решения этой задачи я решил воспользоваться pthreads.
> Проблему того, что потоки с зацикливающейся функцией не убиваются
> стандартно pthread_cancel решил при помощи отправки
> pthread_kill(SIGTERM) + добавил обработчик этого сигнала в потоке:
> signal(SIGTERM, sig_handler);

Обработчики сигналов на самом деле устанавливаются глобально для всего
процесса (а вот маска заблокированных сигналов, управляемая через
pthread_sigmask(), действительно своя у каждого потока).  Кроме того,
по стандарту POSIX.1-2001 функция signal() не должна использоваться в
многопоточных программах - нужно использовать sigaction() (впрочем,
это стоит делать в любом случае, поскольку поведение signal() может
отличаться в зависимости от параметров, используемых при сборке).

Однако на самом деле это "решение" создаёт новые проблемы.

По умолчанию все потоки используют режим PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, в
котором вызовы pthread_cancel() для потока обрабатываются только в
момент выполнения потоком функций, перечисленных в pthreads(7) в
списке "Cancellation Points" (точнее, на самом деле этот список
несколько шире - в этой документации перечислены только функции,
входящие в стандарты POSIX).  Если поток зацикливается без вызова
таких функций, его действительно не получится прервать вызовом
pthread_cancel().

Однако вызовом функции pthread_setcanceltype() с параметром
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS можно включить асинхронную обработку
pthread_cancel() - в этом случае вызов pthread_cancel() прерывает
выполнение потока в любом состоянии.  Проблема в том, что после
установки режима PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS можно вызывать только те
функции libc, которые отмечены в документации как async-cancel-safe -
а по стандарту POSIX.1-2001 в эту группу входят только 3 функции:
pthread_cancel(), pthread_setcancelstate(), pthread_setcanceltype().
В результате такой режим можно устанавливать только для кода, который
выполняет только вычисления, при этом не обращаясь к файлам, не
используя динамическое распределение памяти и других общих ресурсов; в
случае C++ нужно учитывать, что безобидно выглядящий код может на
самом деле вызывать функции STL и прочих библиотек, где используется
operator new и т.п.

В случае использования pthread_kill() обработчик указанного сигнала
вызывается в контексте указанного потока асинхронно (если в этот
момент сигнал в потоке не заблокирован).  В приложенном примере кода
этот обработчик вызывает fprintf() (чего, кстати, делать нельзя -
список async-signal-safe функций есть в signal(7); в принципе можно
вызывать write()), это cancellation point, в результате обрабатывается
отложенный вызов pthread_cancel().  Однако таким образом фактически
происходит преобразование режима PTHREAD_CANCEL_DEFERRED в
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, со всеми его проблемами (посланный через
pthread_kill() сигнал мог прервать выполнение потока, например, в
середине функции типа malloc(), и прерывание работы потока в этом
состоянии приведёт к повреждению общих структур данных и нарушению
работы других потоков).

(На самом деле реализация функции pthread_cancel() в glibc использует
сигналы для прерывания потоков, но в режиме PTHREAD_CANCEL_DEFERRED
соответствующий сигнал большую часть времени заблокирован, и
разблокируется только перед выполнением системных вызовов в функциях,
являющихся cancellation point; в режиме PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS
этот сигнал разблокирован.)

Для решения исходной задачи (прерывание операций по таймауту) можно
предложить следующие варианты:

 1) Аккуратно писать код, который нужно прерывать: в участках, где
    выполняются длительные вычисления без обращения к функциям, не
    допускающим прерывания, включать PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, в
    остальном коде использовать PTHREAD_CANCEL_DEFERRED и пары
    pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop() для освобождения
    ресурсов при прерывании выполнения потока (впрочем, деструкторы
    C++ для автоматических объектов при этом всё-таки вызываются).

 2) Создавать для выполнения кода, который необходимо прерывать, не
    поток, а полноценный процесс - в этом случае нет проблем с порчей
    структур в памяти (за исключением случая, когда для обмена
    информацией между процессами используется разделяемая память).

[...]
> Также прилагается strace удачного и неудачного запуска.

strace для многопоточных программ надо запускать с опцией -f, иначе
отслеживается только выполнение главного потока.
----------- следующая часть -----------
Было удалено вложение не в текстовом формате...
Имя     : отсутствует
Тип     : application/pgp-signature
Размер  : 189 байтов
Описание: Digital signature
Url     : <http://lists.altlinux.org/pipermail/community/attachments/20091105/194c0f1d/attachment-0001.bin>