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2008-11-26 17:57:16
8.4 vfork function
本文侧重讨论和测试了vfork产生的多进程对标准库，STDOUT_FILENO descriptor，以及exit()函数，_exit()对他们的影响。
Vfork是为了那些一产生就立马执行exiec的进程而产生的，这个东西并不被推荐使用，所以有些版本的unix将其摒弃，但有些有将其加了进来。之所以不推荐，我觉得是因为他与父进程共享数据区，并不进行copy操作，也不进行copy-on-write，所以容易造成混乱。它的优点是：如果仅仅正常使用它，速度较快。即一fork出来，立马exec或者exit。
Vfork函数类似fork函数，不过区别：
1． Fork出来的子进程采取了copy-on-write，即需要时会将父进程的page拷贝给子进程。而vfork采取不拷贝，与父进程共享数据区。注意，子进程还是拷贝了一份descriptor列表，即打开的文件列表。所以如果子进程关闭一个打开的descriptor，那么不会影响父进程对该descriptor的访问。
2． 父进程会等待vfork出来的子进程先执行，然后才会执行，要不然就会block。所以vfork出来的子进程千万不要去首先等待父进程的一个事件，那样会死锁。
子进程共享了父进程的数据，但有自己的一份独立的descriptor表，但是与父进程共享standard i/o library的数据，即他们共享stream数据结构。所以父子进程有一方fclose了一个stream，即一个FILE*，那么两个进程就都不能再使用这个stream结构了，但是，由于父子进程各有一份descriptor列表，因此虽然一方关闭了一个stream，进而也关闭了其对应的descriptor，但仅仅是关闭了一方的descriptor，使这一方不能再使用该descriptor，但是由于另一方的descriptor依然存在，它依然指向file table 中的一个entry，所以fille table entry不会关闭，另一方依然可以使用其descriptor对该文件进行操作。
一个程序调用exit()退出时，会对其standard library的数据进行cleanup工作，调用_exit()退出时，不会进行standard library的cleanup 工作。貌似，如果子进程先调用exit()的话就会关闭父子上方共享的file streams数据，会影响到父进程的standard library的工作。但是我们测试结果是只要子进程不显式地fclose关闭文件的stream，就不影响父进程对该stream的访问。结论：由于程序退出的时候，会自动关闭位于standard i/o library下层的文件descriptor。所以stream结构就没必要去清除了。所以子进程调用_exit()或者exit()都没有清除文件的stream结构。那么exit()的cleanup工作都干了什么？ 将streams flush算不算？
（一）单进程standard
i/o stream和descriptor测试例子：
#include
#include
#include
Char buffer[] = “contents here\n”;
Int main()
{
//在我们关闭stdout stream之前，我们用STDOUT_FILENO这个descriptor去输出
Puts( “Before we close the stdout stream” );
Write( STDOUT_FILENO, buffer, sizeof(buffer) );
Fsync(STDOUT_FILENO);
//在我们关闭stdout stream之后，我们看STDOUT_FILENO还是否有效
Puts( “we are going to close the stdout stream” );
Fclose( stdout );
Write( STDOUT_FILENO, buffer, sizeof(buffer) );
Fsync( STDOUT_FILENO );
}
运行结果：
Before we close the stdout stream
contents here
we are going to close the stdout stream
可见，关闭了本进程的标准输出流， 进而关闭了STDOUT_FILENO, 所以本进程就不能再使用STDOUT_FILENO输出了。
（二）使用vfork多进程standard i/o stream和descriptor测试例子：
我们只让子进程调用exit()
#include
#include
#include
Char buffer[] = “contents here\n”;
Int main()
{
//在我们关闭stdout stream之前，我们用STDOUT_FILENO这个descriptor去输出
Puts( “Before we close the stdout stream” );
Write( STDOUT_FILENO, buffer, sizeof(buffer) );
Fsync(STDOUT_FILENO);
If( vfork() == 0 )
{
//child, we just exit()
Exit();
}
Else
{
//尽管自己进程是先运行的，我们还是等2秒等他结束了再说
Sleep( 2 );
}
//在子进程退出后，我们看父进程的stdout还是否有效
Puts( “child has exited” );
}
结果 ：
Before we close the stdout stream
contents here
等待一段时间后输出了：
child has exited
可见，子进程的exit()并没有关闭父子进程共享的stdout stream，而仅仅关闭了自己的STDOUT_FILENO descriptor，而不影响父进程的descritpor，所以父进程的stdout stream和STDOUT_FILENO都是可用的。
（三）使用vfork，多进程standard i/o stream和descriptor测试的例子
我们让子进程显式调用fclose(stdout)
#include
#include
#include
Char buffer[] = “contents here\n”;
Int main()
{
//在我们关闭stdout stream之前，我们用STDOUT_FILENO这个descriptor去输出
Puts( “Before we close the stdout stream” );
Write( STDOUT_FILENO, buffer, sizeof(buffer) );
Fsync(STDOUT_FILENO);
If( vfork() == 0 )
{
//child, we just exit()
//子进程显式关闭stdout stream，会导致父进程的stdout stream也被关闭，但是
//不影响父进程的STDOUT_FILENO的使用
Fclose(stdout);
Exit();
}
Else
{
//尽管自己进程是先运行的，我们还是等2秒等他结束了再说
Sleep( 2 );
}
//在子进程关闭stdout stream后，我们看父进程的stdout stream是否有效
Puts( “child has exited” );
//在子进程关闭stdout stream之后，我们看父进程的STDOUT_FILENO还是否有效
Write( STDOUT_FILENO, buffer, sizeof(buffer) );
Fsync(STDOUT_FILENO);
}
结果：
Before we close the stdout stream
contents here
等一段时间后输出了：
contents here
这说明了，父进程的stdout已经不能再使用了，子进程已经把它关闭了，父子共享stream。而父进程的descritpor还有效。
（四） 多进程vfork测试例子，关闭standout后各个进程的STDOUT_FILENO的使用
下面的例子在child里关闭stdout标准流，后child的STDOUT_FILENO也不能用了。说明本标准输出库是要关闭STDOUT_FILENO的。而在parent进程里，虽然stdout不能用了，但是STDOUT_FILENO依然可以用write去写。这充分证明了，两个进程虽然共享内存，但是他们有自己的descriptor拷贝。
#include
#include
#include
#include
char childbuf[100] = {"child still can use STDOUT_FILENO\n"};
char pbuf[100] = {"parent can still use STDOUT_FILENO\n"};
char nbuf[100] = {"child can not use STDOUT_FILENO but parent can still\n"};
int main()
{
setbuf(stdout, NULL);
puts("before vfork");
int ret = vfork();
if( ret<0 )
exit(0);
if( ret == 0 )
{
//child
puts("in child, we are closing stdout");
fclose(stdout);
if( write( STDOUT_FILENO, childbuf, sizeof(childbuf) ) != sizeof(childbuf) )
memcpy( pbuf, nbuf,100 );
exit(0);
}
//father
sleep(2);
write( STDOUT_FILENO, pbuf, sizeof(pbuf) );
return 0;
}
运行结果：
shaoting@desktopbj-LabSD:/home/shaoting/mytest> g++ vforktest.cpp
shaoting@desktopbj-LabSD:/home/shaoting/mytest> ./a.out
before vfork
in child, we are closing stdout
child can not use STDOUT_FILENO but parent can still
shaoting@desktopbj-LabSD:/home/shaoting/mytest>
看输出，可以证明我的的结论。
总结论：vfork出来的父子进程之间：
1．父子共享stream 结构，但不共享descriptor
2．任意进程关闭stream，就会关闭与他共享该stream的其它进程的该steam，但仅会关闭本进程的descriptor。
3．Exit()函数的cleanup操作并不清除stream结构，即不关闭stream。
4．进城退出的时候，自己的打开的descriptor被关闭应该是肯定的。
5．关闭文件，要看关闭的是stream还是descriptor，是有分别的。
