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system调用导致子进程socket句柄泄漏问题分析

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。

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关于fork和行缓冲的问题

一段关于fork函数调用的代码,问最终屏幕上会打印出多少个“-”。
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
for(int i = 0; i < 2; ++i)
{
fork();
printf("-");
}

printf("\n");
return 0;
}

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