我可以将文件描述符共享给 linux 上的另一个进程，还是它们是进程本地的？

Question

假设我有 2 个进程，ProcessA 和 ProcessB。如果我在 ProcessA 中执行 int fd=open(somefile)，我可以通过 IPC 将文件描述符 fd 的值传递给 ProcessB 并让它操作同一个文件吗？

Answer 1

您可以通过unix domain 套接字将文件描述符传递给另一个进程。 这是传递这样一个文件描述符的代码，取自Unix Network Programming

ssize_t
write_fd(int fd, void *ptr, size_t nbytes, int sendfd)
{
    struct msghdr   msg;
    struct iovec    iov[1];

#ifdef  HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL
    union {
      struct cmsghdr    cm;
      char              control[CMSG_SPACE(sizeof(int))];
    } control_un;
    struct cmsghdr  *cmptr;

    msg.msg_control = control_un.control;
    msg.msg_controllen = sizeof(control_un.control);

    cmptr = CMSG_FIRSTHDR(&msg);
    cmptr->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(int));
    cmptr->cmsg_level = SOL_SOCKET;
    cmptr->cmsg_type = SCM_RIGHTS;
    *((int *) CMSG_DATA(cmptr)) = sendfd;
#else
    msg.msg_accrights = (caddr_t) &sendfd;
    msg.msg_accrightslen = sizeof(int);
#endif

    msg.msg_name = NULL;
    msg.msg_namelen = 0;

    iov[0].iov_base = ptr;
    iov[0].iov_len = nbytes;
    msg.msg_iov = iov;
    msg.msg_iovlen = 1;

    return(sendmsg(fd, &msg, 0));
}
/* end write_fd */

这是接收文件描述符的代码

ssize_t
read_fd(int fd, void *ptr, size_t nbytes, int *recvfd)
{
    struct msghdr   msg;
    struct iovec    iov[1];
    ssize_t         n;
    int             newfd;

#ifdef  HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL
    union {
      struct cmsghdr    cm;
      char              control[CMSG_SPACE(sizeof(int))];
    } control_un;
    struct cmsghdr  *cmptr;

    msg.msg_control = control_un.control;
    msg.msg_controllen = sizeof(control_un.control);
#else
    msg.msg_accrights = (caddr_t) &newfd;
    msg.msg_accrightslen = sizeof(int);
#endif

    msg.msg_name = NULL;
    msg.msg_namelen = 0;

    iov[0].iov_base = ptr;
    iov[0].iov_len = nbytes;
    msg.msg_iov = iov;
    msg.msg_iovlen = 1;

    if ( (n = recvmsg(fd, &msg, 0)) <= 0)
        return(n);

#ifdef  HAVE_MSGHDR_MSG_CONTROL
    if ( (cmptr = CMSG_FIRSTHDR(&msg)) != NULL &&
        cmptr->cmsg_len == CMSG_LEN(sizeof(int))) {
        if (cmptr->cmsg_level != SOL_SOCKET)
            err_quit("control level != SOL_SOCKET");
        if (cmptr->cmsg_type != SCM_RIGHTS)
            err_quit("control type != SCM_RIGHTS");
        *recvfd = *((int *) CMSG_DATA(cmptr));
    } else
        *recvfd = -1;       /* descriptor was not passed */
#else
/* *INDENT-OFF* */
    if (msg.msg_accrightslen == sizeof(int))
        *recvfd = newfd;
    else
        *recvfd = -1;       /* descriptor was not passed */
/* *INDENT-ON* */
#endif

    return(n);
}
/* end read_fd */

Answer 2

如果两个进程属于同一个用户，那么你可以简单地使用procfs。

char fd_path[64];  // actual maximal length: 37 for 64bit systems
snprintf(fd_path, sizeof(fd_path), "/proc/%d/fd/%d", SOURCE_PID, SOURCE_FD);
int new_fd = open(fd_path, O_RDWR);

当然你需要一些IPC机制来共享SOURCE_FD的值。参见例如“Linux C: upon receiving a signal, is it possible to know the PID of the sender?”。

Answer 3

在 2020 年，在 Linux 5.6 及更高版本上，向 Linux 添加了一个新的系统调用，这将使一个进程能够获取另一个进程的文件描述符的副本，该进程的文件描述符由带有 pidfd_getfd() 系统调用的 pidfd 引用.

Answer 4

您可以使用此线程中描述的方法 nos，或者（更传统的）方式，通过创建它在相关进程（通常是父子或兄弟姐妹）之间共享它，分叉的进程会自动接收副本。

确实，分叉的进程会获取您所有的 FD，并且可以使用它们，除非它们关闭它们（这通常是个好主意）。

因此，如果一个父级派生了两个子级，如果他们都有一个他们没有关闭的文件描述符，它现在是共享的（即使父级随后关闭它）。例如，这可能是从一个孩子到另一个孩子的管道。这就是 shell 重定向的方式

ls -l | more

工作。

Answer 5

注意上例中，接收时变量的设置，如：

msg.msg_name = NULL;
msg.msg_namelen = 0;

iov[0].iov_base = ptr;
iov[0].iov_len = nbytes;
msg.msg_iov = iov;
msg.msg_iovlen = 1;

不是必需的。带有标头的消息结构的整个想法是，接收站点不必知道它读取了什么，并且可以通过检查（第一个）标头，它是什么类型的消息以及期望什么。