Question

在我的程序中，主线程创建4个（或更多）工作线程。在某些时候，父（主线程）必须等待工人才能完成一些计算。线程在无限循环上运行，因此我不能使用pthread_join(.., ..) POSIX函数来等待工作完成。所以我使用全局计数器和条件变量。

主线程代码

unsigned jobs = 0; // global variable

// global mutex and cv. They get initialised in my main.
pthread_mutex_t counter_mutex;
pthread_cond_t  counter_cv;

static void process(..){

    jobs = myArray.size(); 

    // I am using a function here that broadcasts a cv in order to
    // wake up the workers

    pthread_mutex_lock(&counter_mutex); // lock counter
        while (jobs > 0){
            pthread_cond_wait(&counter_cv, &counter_mutex); // PARENT SHOULD GET STUCK HERE TILL WORKERS ARE DONE
        }
        // cout << "Workers are done" << endl;
    pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);   // unlock counter
}

工人代码

 extern unsigned jobs;
 extern pthread_mutex_t counter_mutex;
 extern pthread_cond_t  counter_cv;

 void *run() {

    for (int i = 0;; i++) {

        // do some calculations here

        pthread_mutex_lock(&counter_mutex); // lock counter
            jobs--;
            if (jobs == 0){
                pthread_cond_signal(&counter_cv);
                cout << "All jobs are done" << endl;
            }
        pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);   // unlock counter

    }
}

问题在于，有时我的主线程不会卡在条件变量中以等待工作者，这有时会导致分段错误。是否有任何竞争条件我无法看到并导致此问题？

Answer 1

您的代码中存在明显的并发问题。为简单起见，假设我们有2名工人，还剩2个工作岗位。可能发生以下情况：

工作计数设为2
父母等待条件变量
两个工人都在无限循环中开始处理迭代
第一个工作人员因任何原因更快完成任务，并执行锁定的作业计数更新。作业计数减少到1，因此父级等待并释放锁定。然后工作人员开始下一次迭代。不幸的是，实际上没有任何工作（1完成了，1当前由第二工人执行）。但它开始了一个假设的工作（也许是在解决同时被删除或超出范围的数组元素？）
第二个工作人员完成其工作，并且作业计数减少到0，导致父级被唤醒，持有锁，退出循环并解锁。
你注意到，虽然父母认为它已经结束了，但是第一个工作人员仍在处理一个假设的任务，可能会尝试访问myArray，而它会被清理，或者其他任何可能出错的地方。

因此，您有两次比赛和/或segfalts的机会：在父级和仍然活跃的工作者中，忙于一项不存在的任务。

我认为如果你开始循环获取锁定，检查是否还有剩余的作业，并且预先减少作业数量，那么工作循环会更安全，这样同伴就会知道真正剩下的是什么：

void *run() {

    for (int i = 0;; i++) {
        pthread_mutex_lock(&counter_mutex); // lock counter
            if (jobs == 0){
                pthread_cond_signal(&counter_cv);
                cout << "All jobs are done" << endl;
            }
            else jobs--;
        pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);   // unlock counter

        // do some calculations here

    }
}

优点是工人只有在真的有工作的情况下才能工作。唯一的麻烦就是父母被第一个失业的工人唤醒了。然而，其他工人仍然可以跑步。

如果这是一个问题，你可以例如维护一个仍然活动的作业的计数器，并在(jobs>0 || active_jobs>0)上建立父循环

Answer 2

我用你的代码看到的唯一麻烦就是每个工人都会疯狂地运行（如果你的处理不涉及定时器/ IO，可能是100％的CPU），并且一旦没有更多的话就不会终止作业。

在实际案例中，您的工作人员应该从队列或类似的东西中获取作业请求，并在没有可用的作业处理时阻止（等待可用作业或某些终止命令）。

我看到这里没有竞争条件。我看到的唯一错误是工作计数的系统性减少。它很快就会变成消极的，如果你认为它不能，那可能会引发各种各样的麻烦。为避免这种情况，只需在递减计数器之前将其计数为零。

Parent不等待工作线程完成任务

2 个答案: