pthread 缺乏同步

Question

我有以下代码。

此代码适用于 TFTP 服务器，它为接收到的每个请求创建一个分支或线程。我的问题在于线程方法。

例如，我从服务器请求 30 个文件，应该创建 30 个线程并将请求的文件提供给客户端，每个线程将发送每个文件。 如果我使用pthread_join（已注释），代码可以完美运行，但如果我没有pthread_join，它会正确提供一些文件，但其中一些文件已损坏或为空。

我相信这是一个同步问题，所以我尝试为每个客户端文件描述符malloc 一块内存，这样一个线程只能修改它自己的文件描述符，但没有运气。以下代码按原样工作并提供一些服务

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
#include <pthread.h>

#define BUFSIZE 8096
#define OperationMode 1

#if OperationMode
    typedef struct {
        int * fd;
        int hit;
    } THREAD_ARGS;

    void *attendFTP(void *);
#endif

int ftp(int fd, int hit);

void getFunction(int fd, char * fileName);

void putFunction(int fd, char * fileName);

char * listFilesDir(char * dirName);

void lsFunction(int fd, char * dirName);

void mgetFunction(int fd, char *dirName);

/* just checks command line arguments, setup a listening socket and block on accept waiting for clients */

int main(int argc, char **argv) {
    int i, port, pid, listenfd, socketfd, hit;
    socklen_t length;
    static struct sockaddr_in cli_addr; /* static = initialised to zeros */
    static struct sockaddr_in serv_addr; /* static = initialised to zeros */

    if (argc < 3 || argc > 3 || !strcmp(argv[1], "-?")) {
        printf("\n\nhint: ./tftps Port-Number Top-Directory\n\n""\ttftps is a small and very safe mini ftp server\n""\tExample: ./tftps 8181 ./fileDir \n\n");
        exit(0);
    }

    if (chdir(argv[2]) == -1) {
        printf("ERROR: Can't Change to directory %s\n", argv[2]);
        exit(4);
    }

    printf("LOG tftps starting %s - pid %d\n", argv[1], getpid());

    /* setup the network socket */
    if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
        printf("ERROR system call - setup the socket\n");
    port = atoi(argv[1]);
    if (port < 0 || port > 60000)
        printf("ERROR Invalid port number (try 1->60000)\n");


    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_addr.sin_port = htons(port);

    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0)
        printf("ERROR system call - bind error\n");
    if (listen(listenfd, 64) < 0)
        printf("ERROR system call - listen error\n");


    // Main LOOP
    for (hit = 1 ;; hit++) {
        length = sizeof(cli_addr);

        /* block waiting for clients */
        socketfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &length);
        if (socketfd < 0)
            printf("ERROR system call - accept error\n");
        else
        {
            #if OperationMode            
                pthread_t thread_id;

                THREAD_ARGS *args = malloc(sizeof(THREAD_ARGS));

                int * sockAUX = (int *) malloc(sizeof(int *));

                *sockAUX = socketfd;

                args->fd = sockAUX;
                args->hit = hit;

                if (args != NULL) {
                    if (pthread_create(&thread_id, NULL, &attendFTP, args)) {
                        perror("could not create thread");
                        return 1;
                    }
                }

                //pthread_join(thread_id,NULL);
            #else
                pid = fork();
                if(pid==0) {
                    ftp(socketfd, hit);
                } else {
                    //Temos de fechar o socketfd para que seja apenas a child a tratar dos pedidos, caso contrário iria ficar aqui pendurado
                    close(socketfd);
                    kill(pid, SIGCHLD);
                }
            #endif
        }
    }
}

#if OperationMode
    void *attendFTP(void *argp) {
        THREAD_ARGS *args = argp;

        int sock = *args->fd;

        printf("FD SOCK: %d\n\n", sock);

        ftp(sock, args->hit);

        free(args);
        //printf("Thread executou\n\n");
        pthread_exit(NULL);
        return NULL;
    }
#endif

/* this is the ftp server function */
int ftp(int fd, int hit) {
    int j, file_fd, filedesc;
    long i, ret, len;
    char * fstr;
    static char buffer[BUFSIZE + 1]; /* static so zero filled */

    printf("FD: %d\n\n", fd);

    ret = read(fd, buffer, BUFSIZE); // read FTP request

    if (ret == 0 || ret == -1) { /* read failure stop now */
        close(fd);
        return 1;
    }
    if (ret > 0 && ret < BUFSIZE) /* return code is valid chars */
        buffer[ret] = 0; /* terminate the buffer */
    else
        buffer[0] = 0;

    for (i = 0; i < ret; i++) /* remove CF and LF characters */
        if (buffer[i] == '\r' || buffer[i] == '\n')
            buffer[i] = '*';

    printf("LOG request %s - hit %d\n", buffer, hit);

    /* null terminate after the second space to ignore extra stuff */
    for (i = 4; i < BUFSIZE; i++) {
        if (buffer[i] == ' ') { /* string is "GET URL " +lots of other stuff */
            buffer[i] = 0;
            break;
        }
    }

    if (!strncmp(buffer, "get ", 4)) {
        // GET
        getFunction(fd, &buffer[5]);
    } else if (!strncmp(buffer, "ls ", 3)) {
        // LS
        lsFunction(fd,&buffer[3]);
    } else if (!strncmp(buffer, "mget ", 4)) {
        // MGET
        mgetFunction(fd, &buffer[5]);
    }

    sleep(1); /* allow socket to drain before signalling the socket is closed */
    close(fd);
    return 0;
}

void getFunction(int fd, char * fileName){
    int file_fd;
    long ret;

    printf("FD GET: %d\n\n", fd);

    static char buffer[BUFSIZE + 1]; /* static so zero filled */

    if ((file_fd = open(fileName, O_RDONLY)) == -1) { /* open the file for reading */
        printf("ERROR failed to open file %s\n", fileName);
        printf("Err: %d\n\n",errno);
        sprintf(buffer, "%s", "erro");
        write(fd,buffer,BUFSIZE);
        close(fd);
        return;
    }

    printf("GET -> LOG SEND %s \n", fileName);

    /* send file in 8KB block - last block may be smaller */
    while ((ret = read(file_fd, buffer, BUFSIZE)) > 0) {
        write(fd, buffer, ret);
    }
}

void lsFunction(int fd, char * dirName){
    printf("LS -> LOG Header %s \n", dirName);

    static char buffer[BUFSIZE + 1];

    sprintf(buffer, "%s", listFilesDir(dirName));
    write(fd,buffer,BUFSIZE);
}

void mgetFunction(int fd, char *dirName)
{
    FILE *fp;
    char path[255];

    static char buffer[BUFSIZE + 1];

    printf("MGET COUNT -> LOG Header %s \n", dirName);

    sprintf(buffer, "%s", listFilesDir(dirName));
    write(fd,buffer,BUFSIZE);
}

char * listFilesDir(char * dirName)
{
    DIR *midir;
    struct dirent* info_archivo;
    struct stat fileStat;
    char fullpath[256];
    char *files = malloc (sizeof (char) * BUFSIZE);

    if ((midir=opendir(dirName)) == NULL)
    {
        return "\nO directorio pedido não existe.\n";
    }

    while ((info_archivo = readdir(midir)) != 0)
    {
        strcpy (fullpath, dirName);
        strcat (fullpath, "/");
        strcat (fullpath, info_archivo->d_name);
        if (!stat(fullpath, &fileStat))
        {
            if(!S_ISDIR(fileStat.st_mode))
            {
                strcat (files, info_archivo->d_name);
                strcat (files, "$$");
            }
        } else {
            return "\nErro ao ler o directório.\n";
        }
    }
    closedir(midir);

    return files;
}

这是来自服务器的日志示例

LOG tftps 从 8181 - pid 15416 FD SOCK: 4

FD：4

LOG 请求 ls 。 - 点击 1 LS -> LOG Header。 FD 袜子：5

FD：5

LOG 请求 mget 。 - 点击 2 MGET COUNT -> LOG Header。 FD袜子：4

FD：4

FD 袜子：5

FD：5

LOG 请求获取 /.gitconfig - 点击 4 FD GET: 5

GET -> LOG SEND .gitconfig LOG 请求获取 /

错误打开文件失败

FD 袜子：4

FD：4

LOG 请求获取 /ghostdriver.log - 点击 6 FD GET: 4

GET -> LOG SEND ghostdriver.log FD SOCK: 8

FD：8

LOG 请求获取 /.bash_history - 点击 7 FD GET: 8

GET -> LOG SEND .bash_history FD SOCK: 6

FD：6

LOG 请求获取 /.profile - 点击 5 FD GET: 6

GET -> LOG SEND .profile FD SOCK: 10

FD：10

LOG 请求获取 /.ICEauthority - 点击 8 FD GET: 10

GET -> LOG SEND .ICEauthority FD SOCK: 13

FD：13

FD 袜子：14

FD 袜子：22

FD：22

FD 袜子：16

FD 袜子：27

FD：27

FD 袜子：18

FD：18

FD 袜子：19

LOG 请求获取 /.gtk-bookmarks - 命中 14 FD SOCK: 25

FD：25

FD 袜子：15

LOG 请求获取 /.bashrc - 命中 20 LOG 请求获取 /.bashrc - 命中 9 FD 得到：18

FD GET：25

FD GET：13

GET -> LOG SEND .bashrc GET -> LOG SEND .bashrc FD SOCK: 23

FD：23

LOG 请求获取 /.zshrc - 命中 18 FD SOCK: 26

FD：26

FD GET：23

FD 袜子：29

FD：29

GET -> LOG SEND .bash_logoutks GET -> LOG SEND .bash_logout FD SOCK： 17

FD：17

LOG 请求获取 /.zsh-update - 命中 13 LOG 请求获取 /.zsh-update - 命中 22 FD SOCK: 28

FD GET：27

FD：14

LOG 请求获取 /.nano_history - 点击 10 LOG 请求获取 /.nano_history - 命中 24 LOG 请求获取 /.nano_history - 命中 21 FD: 16

LOG 请求获取 /.zsh_history - 命中 12 FD SOCK: 21

FD：21

FD GET：16

FD：19

LOG 请求获取 /.selected_editor - 命中 15 FD SOCK: 24

FD：24

FD：15

FD GET：14

FD GET：17

FD GET：29

GET -> LOG SEND .zcompdump-MacPearl-5.0.2 LOG 请求获取 /.zcompdump-MacPearl-5.0.2 - 命中 17 FD：28

LOG 请求获取 /.Xauthority - 点击 23 GET -> LOG SEND .Xauthority GET -> LOG SEND .Xauthority FD GET: 28

LOG 请求获取 /.Xauthority - 点击 11 GET -> LOG SEND .Xauthority FD 得到：15

GET -> LOG SEND .Xauthority GET -> LOG SEND .Xauthority FD GET: 19

FD GET：26

GET -> LOG SEND .Xauthority LOG 请求获取 /.Xauthority - 命中 16 FD 得到：21

GET -> LOG SEND .Xauthority FD GET: 22

LOG 请求获取 /.Xauthority - 点击 19 GET -> LOG SEND .Xauthority GET -> LOG SEND .Xauthority GET -> LOG SEND .Xauthority FD GET: 24

GET -> LOG SEND .Xauthority FD SOCK: 30

FD：30

FD 袜子：31

FD：31

LOG 请求获取 /.zcompdump - 命中 25 LOG 请求获取 /.zcompdump - 命中 26 FD GET：30

FD GET：31

GET -> 日志发送 .zcompdump GET -> 日志发送 .zcompdump

我可以看到有时他在多个线程中使用相同的文件描述符。我只是不知道如何解决这个同步问题。

Answer 1

去掉声明中的“静态”存储限定符，例如：

静态字符缓冲区[BUFSIZE + 1];

您不能随意对要从多个线程访问的数据使用 static 限定符 - 全局只有一个此类数据的实例，除非应用额外的显式同步，否则线程会将数据切碎和切片.

如果您使用自动存储，所有常见的 C 编译器都会将数据放在当前堆栈上。具有多个线程，即。多个堆栈，这意味着每个线程一个数据项，因此没有切片和切块。

请注意，您的代码中的静态缓冲区有一个注释：'/* 静态所以零填充 */'。删除静态变量的其余代码/数据可能会受到影响 - 自动变量未初始化为零，任何依赖于此的代码都会受到影响。

另请注意，代码还有其他与多线程无关的问题。 'ftp' 函数无法正确处理 TCP 的八位字节流性质，并错误地假设在默认字节流模式下调用 read() 会完整接收大于一个字节的消息。

这个代码很烂，即使是非库代码，作者应该被解雇:)