system调用导致子进程socket句柄泄漏问题分析

在 关于fork和行缓冲的问题 中讨论了fork的一些特性，堆栈复制，确切的说是‘写时复制’。这篇将讨论资源的复制问题。

问题引出：A进程与B进程各自独立，都是服务器进程，常驻系统，互不相干。在某次重启A进程后，发现由于固定监听的端口被占用而无法启动。检查，发现是B进程占用了该端口，检查B进程代码，没有相关的打开该固定端口和打开随机端口的动作。问题百思不得其解。

最终，发现B进程不只是占用了该固定端口，还打开了很多本该只有A进程才会打开的句柄资源。很快联想到A是B的子进程，B是A fork之后在子进程中运行的。进一步分析，发现A进程有着类似于监控B进程的作用，在特定情况下，会调用B进程的监控脚本来重启B，调用时用的是system函数。

再来看system函数的实现，用fork产生一个子进程，在子进程中运行脚本，脚本启动B。B就这样降到了A的子孙辈，无论是第几代子孙，都会继承A的资源。

这样，当B重启之后，B也打开了只有A才会使用的端口，对B来说，它根本不使用这些资源，甚至不知道自己打开了哪些句柄，这非常不好。之后，某个时刻，当A重启时，A原来申请的资源会一一释放，但是已经被B继承的那份拷贝还处于打开状态，导致A启动时报端口冲突。

问题分析清楚，也就好解决了。解决的方案有：
1、重写system函数，再派生子进程后，运行脚本之前，将所有不需要的句柄关掉，一般的多进程服务端程序也都这么做。
2、发现java程序并没有打开父进程的资源，可以用java实现一个‘脚本调用器’，解决办法似乎不是特别优雅。
3、在申请资源的时候用fcntl将句柄设置为不被继承。

在分析方案的过程中也学习了vfork与fork的差别，vfork只是父子进程共享堆栈，但是句柄资源还是复制了。也分析了exec与fork的区别。都找不到完美的解决办法。

3方案解决当前问题最简单，但是容易留下坑。2方案总觉得很别扭。决定采用1。问题又来了，A进程本来就不是多进程的模式，因此它并没有集中管理资源，想要从代码中增加全局变量收集零散资源似乎很困难。想到了常用的lsof工具，这个工具不是可以列举任何进程的句柄吗？查阅其源代码，原来是读取proc虚拟文件系统下的数据来实现的。如法炮制，也用这个方法遍历本进程的fd目录，将得到的句柄一一记录，在关闭了proc目录后，将记录下来的句柄关闭，这时还会将已经关闭的proc目录的句柄又关闭一次，不过不会有什么问题。存在的问题是必须以root运行才能得到句柄列表。

奋笔疾书，写完了新的system函数，却发现脚本不能运行完成，总是在中间某个点就退出了。经过在脚本中反复打点，发现总是在同一行上面退出，这一行是一个shell函数调用，猜测，是不是新的system中指定的脚本解析器不支持函数？另外写测试程序，也不是这样的。继续找原因，原来这一行还使用了标准输入、输出、错误重定向。而标准输入输出已经在父进程中关闭了，重定向当然会有错误。保留0，1，2三个句柄后问题彻底解决。其实这三个句柄也是不能随意关闭的，一但句柄关闭后，系统会将句柄号分配给其他资源，这样如果代码中使用了重定向0,1,2，那后果会不堪设想。