子信号和父信号之间的并发竞争

Question

我在过去的 CMU 考试中发现了这个问题，但我无法理解输出是如何可能的。

基本上，它背后的想法是有一个阻止用户定义信号的父进程，然后父进程派生一个子进程。并且基于首先运行的进程(又名:赢得比赛)可能会有不同的输出。 Here is the question that is being asked in the exam (请阅读)

这是考试的代码:

int i = 1;
void handler (int sig) {
    i++;
}
int main() {
    pid_t pid;
    sigset_t s;
    sigemptyset(&s);
    sigaddset(&s, SIGUSR1);
    signal(SIGUSR1, handler);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &s, 0);
    pid = fork();
        <LINE A>
    if (pid != 0) {
        i = 2;
        <LINE B>
    } else {
        i = 3;
        <LINE C>
    }
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &s, 0);
    pause(); /* pause to allow all signals to arrive */
    printf("%d\n", i);
    exit(0);
}

因为我们需要放置函数，所以有3种情况需要测试:

kill(pid,USRSIG1);

在 LINE A 或 LINE B 或 LINE C 中找到可能的输出。

现在这是我所做的，我将函数放在 LINE A 中。

假设我们运行程序，然后父级将创建一个空集 s，将信号 SIGSUR1 添加到其中，然后它将为 SIGUSR1 信号分配一个自定义处理程序，并阻塞集 s 中的信号。这些是哪几行

    sigset_t s;
    sigemptyset(&s);
    sigaddset(&s, SIGUSR1);
    signal(SIGUSR1, handler);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &s, 0);

然后 parent 会跑线

    pid = fork();

这将从进程中创建一个新的子进程。

现在有 2 种情况将决定输出。操作系统安排父级或子级先运行。

假设父进程先运行。然后会执行LINE A(也就是kill函数)

因为它是父进程，所以 pid 值将是子进程的进程 ID。所以它会将 USRSIG1 发送给 child ，但由于它被阻止了，所以它什么都不做

if 语句为全局变量 i 赋值。如果进程是父进程则 i = 2，否则 i = 3。因此在我们的父进程中，我们将有 i = 2。

    if (pid != 0) { //if i am a parent then i = 2
        i = 2;
        <LINE B>
    } else { //if i am a child then i = 3
        i = 3;
        <LINE C>
    }

下一行将在父级中执行，它将解除对 SIGUSR1 信号的阻塞 sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &s, 0); 并且父进程将暂停，直到它收到信号

现在子进程将运行，它会向进程组中的所有进程(包括它自己)发送一个 kill(0,SIGUSR1) 信号。但由于它在 child 体内被阻塞，所以什么也不会发生。 parent 将收到信号，它会将我增加 1(所以现在我在 parent 中 = 3)。它(父级)将从函数 pause 恢​​复以打印 I 的值(即 3)并退出。

child 现在从 kill 函数中恢复，因为它是 child ，if 语句将不为真(因此 child 中 i 的值 = 3)。 child 解锁来自 set 和 pause() 的信号。

由于没有其他进程向子进程发送信号，它将永远暂停，父进程的输出仅为 3。如果我们走另一条路( child 跑在 parent 之前)，那么输出将只有 4。

让我感到困惑的是，考试的解决方案说每次运行有 2 个输出？我不明白这怎么可能，因为其中一个进程将停留在 pause() 中。

解决方案的关键是 LINE A 的可能输出是:

3 4, 4 3, 3 5, or 5 3

这就是我从问题中所能理解的全部内容。任何帮助或提示将不胜感激。

Answer 1

如果 child 先跑，输出将为 5，因为它会收到来自自身和 parent 的信号。如果两个进程在进入 pause() 之前都完成了 kill(pid,USRSIG1)，则两者都不会终止或打印。

POSIX 还允许进程因延迟信号而终止和打印(例如，如果使用网络消息而不是共享内存)，并允许子进程将任何 int 值打印为 i 不是 volatile sig_atomic_t 类型。

从评论中可以看出，考试作者错误地认为 pause() 会神奇地等待所有已发送或将要发送到进程的信号被接收到。

如果 sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &s, 0); pause(); 被替换为对 sigsuspend 的适当调用，它将充当考试作者状态。 parent 将收到 1 个信号， child 将收到 1 或 2 个信号，因为来自 parent 的信号可能为时已晚或与来自其自身的信号相结合。