临界区分叉答案

【问题标题】：Fork in critical section临界区分叉
【发布时间】：2021-09-05 07:03:52
【问题描述】：

最近，在我接受的一次采访中，我们正在讨论关键部分。问的问题是“what happens when we execute fork inside critical section? Will the resulting child process also execute the critical section simultaneously?” 我们讨论了各种可能性：

是的，两者可能同时执行关键部分
fork() 系统调用可能会阻塞子进程，只允许父进程执行临界区。
编译器可能足够智能以识别此问题并可能引发编译错误。不幸的是，我在互联网上找不到有关此的更多详细信息。 TIA。

编辑：添加伪代码供参考：

semaphore s;
s.wait(); // lock
/* critical-section */
pid = fork(); /* what will happen here in child/parent process? */
s.signal(); // unlock

【问题讨论】：

难道不依赖于信号量的实现吗？
有不同的东西叫做“信号量”，有不同的语义。 POSIX 信号量、SysV 信号量、手写的东西？

标签： linux fork critical-section

【解决方案1】：

对于 Linux 信号量，sem_init 的第二个参数确定它是否是跨进程信号量。您将它们放在共享内存中，由fork 继承。

fork 不会尝试检查现有信号量，也不会尝试调整信号量计数。信号量可以有 >1 的计数，并允许许多运行线程。所以计数为 2 将允许两个线程运行 - fork 不会猜测。

[编辑] 下面的旧答案假设一个 Linux futex，它更像是一个关键部分。

“The”关键部分具有误导性。在分叉之后，两个进程都有自己的临界区。因此，您的 3 个选项都不适用。

【讨论】：

好的。 “临界区”是指一组受信号量保护的代码。想象一下： semaphore s; s.等待（）； // 临界区代码或资源 pid = fork(); s.信号（）；现在，在回复上述内容时，我认为会有一个完全不同的信号量，因此会有不同的临界区副本？我无法清楚地思考。提前感谢您的帮助。

【解决方案2】：

当我们在临界区执行 fork 时会发生什么？生成的子进程是否也会同时执行临界区？"

是的，两者可能同时执行关键部分

fork() 系统调用可能会阻塞子进程，只允许父进程执行临界区。

编译器可能足够智能以识别此问题并可能引发编译错误。不幸的是，我找不到更多互联网上有关此的详细信息。 TIA。

原则上，以上任何一个和更多都是可能的，但我所知道的任何系统都没有实现 (2) 和 (3)。特别是，由于您标记了 Linux，GLibc 的fork() 没有任何与信号量交互的特殊规定，GCC 不会以您的建议为由拒绝代码。（有一个（系统 V）信号量调整的问题，但这并不直接相关。）

但是（1）也不完全正确。确实，如果fork() 成功，那么子进程将通过从分叉返回到临界区来开始执行。当父级仍在临界区中时，没有什么能特别阻止这种情况发生，因此可能两者同时在临界区中运行。另一方面，两个结果进程中的一个可能不会被安排实际执行任何指令，直到恰好在另一个进程退出临界区之后。这看起来很像 (2)，尽管从技术上讲，这两个进程都没有被阻止。

然而，这只是涉及这种情况的问题的冰山一角。

【讨论】：