c - setpgid 的竞争条件

Question

在为我的 OS 类编写程序时，我发现了一个有趣的案例，该案例涉及一个似乎涉及 setpgid 的竞争条件。

分别编译下面的每个程序。在执行完./test 3(或任意数字> 2)后，ps jx 会显示所有的infy 进程都被放置在同一组。 ./test 2 将出现一个错误，即 setpgid 尝试移动最后一个进程失败。取消注释“修复我”行将导致 ./test 2 按预期工作。

谁能提供解释或解决方案？

// test.c
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

char* args[] = {
  "./infy",
  NULL
};

int main(int argc, char* argv[])
{
  if (argc != 2)
  {
    fprintf(stderr, "Usage: %s [num]\n", argv[0]);
    return 1;
  }
  int num = strtol(argv[1], NULL, 10);
  if (num < 2)
  {
    fprintf(stderr, "Invalid number of processes\n");
    return 1;
  }

  pid_t pid = fork();
  if (pid > 0)
  {
    int s;
    waitpid(pid, &s, 0);
    fprintf(stderr, "Children done\n");
  }
  else
  {
    pid_t pgid = -1;
    int i;
    for (i = 1; i < num; i++)
    {
      pid_t pid2 = fork();
      if (pid2 > 0)
      {
        if (pgid == -1)
        {
          pgid = pid2;
        }
      }
      else
      {
        if (setpgid(0, pgid == -1 ? 0 : pgid) != 0)
        {
          perror("setpgid failed in non-last process");
        }
        execve(args[0], args, NULL);
        perror("exec failed");
        exit(1);
      }
    }

    // uncomment me to fix
    //fprintf(stderr, "pgid %d\n", pgid);
    if (setpgid(0, pgid) != 0)
    {
      perror("setpgid failed in last process");
    }
    execve(args[0], args, NULL);
    perror("exec failed");
    exit(1);
  }
} 

其中“infy”是一个单独的程序:

// infy.c
#include <unistd.h>

int main()
{
  while (1)
  {
    sleep(1);
  }
} 

Answer 1

我终于明白了。当 setpgid 失败时，errno 被设置为 EPERM。 EPERM 的手册页上可能出现的错误之一是:

The value of the pgid argument is valid but does not match the process ID of the process indicated by the pid argument and there is no process with a process group ID that matches the value of the pgid argument in the same session as the calling process.

这种情况下的竞争条件是子进程是否可以在父进程之前设置它的 pgid。如果 child 赢得比赛，一切都很好。如果父进程赢得了比赛，它试图设置的进程组尚不存在，setpgid 失败。

解决方案是让父进程在第一个 fork 之后立即设置子进程的组 ID，方法是在 if (pgid == -1) 中调用 setpgid(pid2, pid2) block 。

也相关，来自手册页:

To provide tighter security, setpgid() only allows the calling process to join a process group already in use inside its session or create a new process group whose process group ID was equal to its process ID.