c++ - 如何使 boost asio 前叉安全

Question

我已经使用 boost ASIO 构建了一个 C++ 库。该库需要既是线程安全的又是 fork 安全的。它有服务调度线程，调用io_service::run()。为了支持 fork 安全，我注册了 pre_fork、post_fork_parent 和 post_fork_child 处理程序。 pre_fork() 处理程序，调用 _io_service.notify_fork(boost::io_service:fork_prepare()，post_fork_parent 处理程序调用 _io_service.notify_fork(boost::asio::io_service::fork_parent) 和 post_fork_child 调用 _io_service.notify_fork(boost::asio::io_service::fork_child)。

我面临的问题是，当 fork() 发生时，服务调度程序线程可能处于某些操作的中间，并且可能已经获得了 io_service< 数据成员的锁定对象。因此，当我们调用 _io_service.notify_fork(boost::asio::io_service::fork_child) 时，子进程在 post_fork_child() 中看到它们处于相同的状态，它试图获取对相同的对象，因此被无限期地阻塞(因为子进程中没有线程来释放解锁)。

我在子进程中看到的被阻塞的堆栈跟踪是-

fffffd7ffed07577 lwp_park (0, 0, 0) 
fffffd7ffecffc18 mutex_lock_internal () + 378 
fffffd7ffecfffb2 mutex_lock_impl () + 112 
fffffd7ffed0007b mutex_lock () + b 
fffffd7fff26419d __1cFboostEasioGdetailLscoped_lock4n0CLposix_mutex__2t5B6Mrn0D__v_ () + 1d 
fffffd7fff2866a2 __1cFboostEasioGdetailQdev_poll_reactorMfork_service6Mn0BKio_serviceKfork_event__v_ () + 32 
fffffd7fff278527 __1cFboostEasioGdetailQservice_registryLnotify_fork6Mn0BKio_serviceKfork_event__v_ () + 107 
fffffd7fff27531c __1cDdesGtunnelQServiceSchedulerPpost_fork_child6M_v_ () + 1c 
fffffd7fff29de24 post_fork_child () + 84 
fffffd7ffec92188 _postfork_child_handler () + 38 
fffffd7ffecf917d fork () + 12d 
fffffd7ffec172d5 fork () + 45 
fffffd7ffef94309 fork () + 9 
000000000043299d main () + 67d 
0000000000424b2c ???????? () 

显然，当 fork 发生导致问题时，服务调度程序线程中的“dev_poll_reactor”被锁定(因为它似乎正在调度一些待处理的事件)。

我认为要解决这个问题，我需要确保在 fork 发生时服务调度程序线程不在任何处理的中间，并且保证这一点的一种方法是调用 io_service.stop() 在 pre_fork() 处理程序中，但这听起来不是一个好的解决方案。您能否让我知道使库叉安全的正确方法是什么？

代码片段看起来像这样。

/** 
 * Combines Boost.ASIO with a thread for scheduling. 
 */ 
class ServiceScheduler : private boost::noncopyable 
{ 
public : 
    /// The actual thread used to perform work. 
    boost::shared_ptr<boost::thread>             _service_thread; 

    /// Service used to manage async I/O events 
    boost::asio::io_service                      _io_service; 

    /// Work object to block the ioservice thread. 
    std::auto_ptr<boost::asio::io_service::work> _work; 
    ... 
}; 

/** 
 * CTOR 
 */ 
ServiceScheduler::ServiceScheduler() 
    : _io_service(), 
      _work(std::auto_ptr<boost::asio::io_service::work>( 
              new boost::asio::io_service::work(_io_service))), 
      _is_running(false) 
{ 
} 

/** 
 * Starts a thread to run async I/O service to process the scheduled work. 
 */ 
void ServiceScheduler::start() 
{ 
    ScopedLock scheduler_lock(_mutex); 
    if (!_is_running) { 
        _is_running = true; 
        _service_thread = boost::shared_ptr<boost::thread>( 
                new boost::thread(boost::bind( 
                        &ServiceScheduler::processServiceWork, this))); 
    } 
} 

/** 
 *  Processes work passed to the ASIO service and handles uncaught 
 *  exceptions 
 */ 
void ServiceScheduler::processServiceWork() 
{ 
    try { 
        _io_service.run(); 
    } 
    catch (...) { 
    } 
} 

/** 
 * Pre-fork handler 
 */ 
void ServiceScheduler::pre_fork() 
{ 
    _io_service.notify_fork(boost::asio::io_service::fork_prepare); 
} 

/** 
 * Post-fork parent handler 
 */ 
void ServiceScheduler::post_fork_parent() 
{ 
    _io_service.notify_fork(boost::asio::io_service::fork_parent); 
} 

/**
 * Post-fork child handler 
 */ 
void ServiceScheduler::post_fork_child() 
{ 
    _io_service.notify_fork(boost::asio::io_service::fork_child);
}

我正在使用 boost 1.47 并在 Solaris i386 上运行该应用程序。该库和应用程序是使用 studio-12.0 构建的。

Answer 1

asio代码规定，当io_service代码中有代码时，notify_fork()不起作用。

This function must not be called while any other io_service function, or any function on an I/O object associated with the io_service, is being called in another thread. It is, however, safe to call this function from within a completion handler, provided no other thread is accessing the io_service.

这似乎包括 run 或与库关联的任何 IO。我认为您的 pre_fork 处理应该重置一个工作项。

例如来自 boost documentation

boost::asio::io_service io_service;
auto_ptr<boost::asio::io_service::work> work(
    new boost::asio::io_service::work(io_service));
...
pre_fork() {
  work.reset(); // Allow run() to exit.
  // check run has finished...
  io_service.notify_fork(...);
}

仍需谨慎

1. 确保在 post_fork() 完成之前不调用 run()。
2. 确保为下一次 run
创建新的 work 对象
3. 正确同步以确保发现 run 终止。