管道保证在孩子退出后关闭

Question

在下面的代码中，依靠 read() failure 来检测孩子的终止是否安全？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

int main(void)
{
   int pipefd[2];
   pipefd[0] = 0;
   pipefd[1] = 0;
   pipe(pipefd);

   pid_t pid = fork();

   if (pid == 0)
   {
      // child
      close(pipefd[0]);    // close unused read end
      while ((dup2(pipefd[1], STDOUT_FILENO) == -1) && (errno == EINTR)) {}             // send stdout to the pipe
      while ((dup2(pipefd[1], STDERR_FILENO) == -1) && (errno == EINTR)) {} // send stderr to the pipe
      close(pipefd[1]);    // close unused write end

      char *argv[3];
      argv[0] = "worker-app";
      argv[1] = NULL;
      argv[2] = NULL;
      execvp("./worker-app", argv);
      printf("failed to execvp, errno %d\n", errno);
      exit(EXIT_FAILURE);
   }
   else if (pid == -1)
   {
   }
   else
   {
      // parent
      close(pipefd[1]);  // close the write end of the pipe in the parent

      char buffer[1024];
      memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
      while (1) // <= here is it safe to rely on read below to break from this loop ?
      {
        ssize_t count = read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer)-1);
        printf("pipe read return %d\n", (int)count);
        if (count > 0)
        {
          printf("child: %s\n", buffer);
        }
        else if (count == 0)
        {
          printf("end read child pipe\n", buffer);
          break;
        }
        else if (count == -1)
        {
          if (errno == EINTR)
          {   continue;
          }
          printf("error read child pipe\n", buffer);
          break;
        }
      }

      close(pipefd[0]); // close read end, prevent descriptor leak

      int waitStatus = 0;
      waitpid(pid, &waitStatus, 0);
  }

  fprintf(stdout, "All work completed :-)\n");
  return EXIT_SUCCESS;
}

我应该在 while(1) 循环中添加一些东西来检测子终止吗？可能会发生什么特定情况并破坏此应用程序？

下面的一些改进想法。但是我会浪费 CPU 周期吗？

1. 使用带有特殊参数 0 的 kill 不会终止进程，而只是检查它是否响应： if (kill(pid, 0)) { break; /* child exited */ }; /* 如果 sig 为 0，则不发送信号，但仍进行错误检查；这可用于检查进程 ID 或进程组 ID 是否存在。 https://linux.die.net/man/2/kill */

2. 在 while(1) 循环中使用 waitpid 非阻塞来检查子进程是否已退出。

3. 使用 select() 检查管道可读性以防止 read() 可能挂起？

谢谢！

Answer 1

关于你的想法：

• 如果子代产生自己的子代，read() 将不会返回 0，直到其所有子代都死亡或关闭 stdout 和 stderr。如果不是这样，或者如果孩子总是比它的所有后代活得更久，那么只需等待 read() 返回 0 就足够了，而且不会造成任何问题。
• 如果孩子死了但父母还没有wait(2)ed，那么kill(pid, 0) 将成功，就好像孩子还活着一样（至少在 Linux 上），所以这不是一个有效的检查在您的父项目中。
• 非阻塞waitpid() 本身似乎可以解决孩子拥有自己的孩子的问题，但实际上会引入微妙的竞争条件。如果孩子在waitpid() 之后但在read() 之前退出，则read() 将阻塞，直到其余后代退出。
• 如果您以阻塞方式使用select()，就其本身而言，这并不比仅调用read() 更好。如果你以非阻塞方式使用select()，你最终只会在循环中消耗 CPU 时间。

我会做什么：

• 为 SIGCHLD 添加一个无操作信号处理函数，以便在它发生时引起 EINTR。
• 在开始循环之前阻止父级中的 SIGCHLD。
• 使用非阻塞 reads，并使用 pselect(2) 阻塞以避免 CPU 永远旋转。
• 在pselect 期间，传入一个没有阻止 SIGCHLD 的sigset_t，这样就可以保证在最终发送它时为其生成一个 EINTR。
• 在循环中的某处，执行非阻塞waitpid(2)，并适当处理其返回。 （请确保在阻止 SIGCHLD 之后但在第一次调用 select 之前至少执行一次此操作，否则您将遇到竞争条件。）