可以在Linux上实现正确的故障安全过程共享屏障吗？

Question

在过去的问题中，我询问了如何在不破坏种族的情况下实现pthread屏障：

从迈克尔·伯尔（Michael
Burr）那里获得了针对过程本地障碍的完美解决方案，但是对于过程共享的障碍却没有。我们后来研究了一些想法，但从未得出令人满意的结论，甚至没有开始涉及资源故障案例。

在Linux上能否制造出满足以下条件的障碍：

• 进程共享的（可以在任何共享内存中创建）。
• 在屏障等待函数返回后，可以安全地从任何线程取消映射或破坏屏障。
• 由于资源分配失败而无法失败。

Michael尝试解决共享过程的案例（请参阅链接的问题），不幸的是，必须在等待时分配某种系统资源，这意味着等待会失败。尚不清楚在屏障等待失败时调用方可以采取何种合理措施，因为屏障的全部意义在于，在其余N-1线程到达该线程之前，继续进行操作是不安全的…

内核空间解决方案可能是唯一的方法，但即使这样也很困难，因为信​​号可能会中断等待，而没有可靠的方法来恢复等待。

Answer 1

与bdonlan在SO聊天上进行了长时间的讨论之后，我想我有一个解决方案。基本上，我们将问题分为两个自同步释放问题：销毁操作和取消映射。

处理破坏很容易：只需使pthread_barrier_destroy函数等待所有服务员停止检查障碍即可。这可以通过在屏障中使用计数，在进入/退出等待函数时原子递增/递减以及使destroy函数旋转以使计数达到零来完成。（如果您在使用计数的高位或类似位置贴上一个服务员标志，则也可以在此处使用futex，而不仅仅是旋转）。

处理取消映射也很容易，但也可以是非本地的：通过在syscall包装器中添加锁定，确保在屏障侍者退出过程中不会出现munmap或mmap带有MAP_FIXED标志。这需要一种特殊的读写器锁。最后一个到达障碍的服务员应抓住munmaprw锁上的读锁，当最后一个服务员退出时（当减少用户计数时，计数为0时），该锁将被释放。munmap并且mmap可以通过使Writer锁递归来使其成为可重入的（如某些程序可能期望的那样，即使POSIX不需要它）。实际上，一种读写器是完全对称的，并且每种类型的锁都排除相反类型的锁，但不是同一类型的锁应该是最好的。