c - 如何正确计算 fork 子进程的实际数量？

Question

前段时间我写了一个简单的 SMTP gate 用于自动 S/MIME 处理，现在开始测试。作为典型的邮件服务器，主进程为每个传入连接派生一个子进程。限制创建的子进程的数量是一种很好的做法 - 所以我做到了。

在重负载期间(同时来自许多客户端的许多连接)似乎子进程未正确计数——问题在于当子进程退出时减少计数器。重负载几分钟后，计数器大于子进程的实际数量(即 5 分钟后它等于 14，但没有)。

我已经做了一些研究，但没有任何效果。所有僵尸进程都被回收，所以 SIGCHLD 处理似乎没问题。我认为这可能是一个同步问题，但是添加互斥锁并将变量类型更改为 volatile sig_atomic_t(就像现在一样)没有任何变化。信号屏蔽也不是问题，我尝试使用 sigfillset(&act.sa_mask) 屏蔽所有信号。

我注意到 waitpid() 有时会返回奇怪的 PID 值(非常大，例如 172915914)。

问题和一些代码。

1. 是否有可能其他进程(即 init)正在获取其中的一些？
2. 进程退出后能不能变成僵尸？可以自动收割吗？
3. 如何解决？也许有更好的方法来计算它们？

在 main() 中 fork 一个 child :

volatile sig_atomic_t sproc_counter = 0;    /* forked subprocesses counter */

/* S/MIME Gate main function */
int main (int argc, char **argv)
{
    [...]

    /* set appropriate handler for SIGCHLD */
    Signal(SIGCHLD, sig_chld);

    [...]

    /* SMTP Server's main loop */
    for (;;) {

        [...]

        /* check whether subprocesses limit is not exceeded  */
        if (sproc_counter < MAXSUBPROC) {
            if ( (childpid = Fork()) == 0) {    /* child process */
                Close(listenfd);                /* close listening socket */
                smime_gate_service(connfd);     /* process the request */
                exit(0);
            }
            ++sproc_counter;
        }
        else
            err_msg("subprocesses limit exceeded, connection refused");

        [...]
    }
    Close(connfd);  /* parent closes connected socket */
}

信号处理:

Sigfunc *signal (int signo, Sigfunc *func)
{
    struct sigaction    act, oact;

    act.sa_handler = func;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;

    if (signo == SIGALRM) {
#ifdef  SA_INTERRUPT
        act.sa_flags |= SA_INTERRUPT;   /* SunOS 4.x */
#endif
    }
    else {
#ifdef  SA_RESTART
        act.sa_flags |= SA_RESTART;     /* SVR4, 44BSD */
#endif
    }
    if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
        return SIG_ERR;

    return oact.sa_handler;
}

Sigfunc *Signal (int signo, Sigfunc *func)
{
    Sigfunc *sigfunc;

    if ( (sigfunc = signal(signo, func)) == SIG_ERR)
        err_sys("signal error");
    return sigfunc;
}

void sig_chld (int signo __attribute__((__unused__)))
{
    pid_t pid;
    int stat;

    while ( (pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0) {
        --sproc_counter;
        err_msg("child %d terminated", pid);
    }
    return;
}

注意:所有以大写字母开头的函数(如Fork()、Close()、Signal() 等)和它们的小写 friend 一样(fork()、close()、signal() 等) .)，但有更好的错误处理——所以我不必检查它们的返回状态。

注意 2:我使用 gcc 4.8.2 在 Debian Testing (kernel v3.10.11) 下运行和编译它。

Answer 1

我认为信号方法可以固定，而创建线程会强制您执行程序来处理连接。

有几个问题:

• 如果进程同时创建和结束，对 sproc_counter 的更改可能会丢失。要解决此问题，请使用信号掩码(例如 sigprocmask()、pselect())来确保在主流程操作 sproc_counter 时不调用处理程序，或者让信号处理程序设置一个标志并执行 waitpid()，在主流程中进行计数器操作和记录(但不在新线程中)。请注意，如果您想避免在结束连接后直接为新连接或另一个结束连接休眠，则标志方法仍然需要信号掩码操作。

• err_msg() 可能不是异步信号安全的。我看到三个选项:

  • 使用上面提到的标志方法，或者
  • 确保在 SIGCHLD 未屏蔽时不调用异步信号不安全函数，或者
  • 从信号处理程序中删除调用。

• 覆盖 signal() 可能会导致其他代码调用您的版本而不是标准版本。这可能会导致奇怪的行为。

• 信号处理程序不保存和恢复errno的值。

如果您因为信号中断其他信号而遇到问题，这就是 sigaction 的 sa_mask 字段的作用。