c - 管道保证在 child 退出后关闭

Question

在下面的代码中，依靠read() 失败 来检测子进程的终止是否安全？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

int main(void)
{
   int pipefd[2];
   pipefd[0] = 0;
   pipefd[1] = 0;
   pipe(pipefd);

   pid_t pid = fork();

   if (pid == 0)
   {
      // child
      close(pipefd[0]);    // close unused read end
      while ((dup2(pipefd[1], STDOUT_FILENO) == -1) && (errno == EINTR)) {}             // send stdout to the pipe
      while ((dup2(pipefd[1], STDERR_FILENO) == -1) && (errno == EINTR)) {} // send stderr to the pipe
      close(pipefd[1]);    // close unused write end

      char *argv[3];
      argv[0] = "worker-app";
      argv[1] = NULL;
      argv[2] = NULL;
      execvp("./worker-app", argv);
      printf("failed to execvp, errno %d\n", errno);
      exit(EXIT_FAILURE);
   }
   else if (pid == -1)
   {
   }
   else
   {
      // parent
      close(pipefd[1]);  // close the write end of the pipe in the parent

      char buffer[1024];
      memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
      while (1) // <= here is it safe to rely on read below to break from this loop ?
      {
        ssize_t count = read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer)-1);
        printf("pipe read return %d\n", (int)count);
        if (count > 0)
        {
          printf("child: %s\n", buffer);
        }
        else if (count == 0)
        {
          printf("end read child pipe\n", buffer);
          break;
        }
        else if (count == -1)
        {
          if (errno == EINTR)
          {   continue;
          }
          printf("error read child pipe\n", buffer);
          break;
        }
      }

      close(pipefd[0]); // close read end, prevent descriptor leak

      int waitStatus = 0;
      waitpid(pid, &waitStatus, 0);
  }

  fprintf(stdout, "All work completed :-)\n");
  return EXIT_SUCCESS;
}

我应该在 while(1) 循环中添加一些东西来检测子进程终止吗？可能会发生什么特定情况并破坏此应用程序？

下面的一些改进想法。但是我会浪费 CPU 周期吗？

1. 使用带特殊参数 0 的 kill 不会终止进程，只是检查它是否有响应:if (kill(pid, 0)) { 中断;/* child 退出 */};/* 如果sig为0，则不发送信号，但仍进行错误检查；这可用于检查进程 ID 或进程组 ID 是否存在。 https://linux.die.net/man/2/kill */

2. 在 while(1) 循环中使用非阻塞的 waitpid 来检查 child 是否已经退出。

3. 使用 select() 检查管道可读性以防止 read() 可能挂起？

谢谢!

Answer 1

关于你的想法:

• 如果 child 产生自己的 child ，read() 将不会返回 0，直到它的所有后代都死亡或关闭 stdout 和 stderr。如果没有，或者如果 child 总是比它的所有后代都长寿，那么只需等待 read() 返回 0 就足够了，永远不会造成问题。
• 如果 child 死了，但 parent 还没有wait(2)处理它，那么kill(pid, 0)会成功，就好像 child 死了一样仍然存在(至少在 Linux 上)，因此这不是来自父程序的有效检查。
• 非阻塞 waitpid() 本身似乎可以解决 child 有自己的 child 的问题，但实际上会引入微妙的竞争条件。如果 child 在 waitpid() 之后但在 read() 之前退出，那么 read() 将阻塞直到后代退出。
• 就其本身而言，如果您以阻塞方式使用 select()，它并不比调用 read() 好多少。如果您以非阻塞方式使用 select()，您最终只会在循环中消耗 CPU 时间。

我会做什么:

• 为 SIGCHLD 添加一个空操作信号处理函数，以便它在发生时导致 EINTR。
• 在开始循环之前阻止父级中的 SIGCHLD。
• 使用非阻塞的read，并使用pselect(2) 阻塞以避免CPU 永远旋转。
• 在 pselect 期间，传入一个没有阻止 SIGCHLD 的 sigset_t，以保证在它最终被发送时会导致 EINTR。
• 在循环的某处，执行非阻塞 waitpid(2)，并适本地处理它的返回。 (确保在阻止 SIGCHLD 之后但在第一次调用 select 之前至少执行一次此操作，否则您将遇到竞争条件。)