tcp服务器端fork子进程没有exit引起的问题及原因

tcp服务器端fork子进程没有exit引起的问题及原因

——lvyilong316

在编写tcp服务端使用select时，编写了如下代码：

for( ; ; )
{
 FD_SET(listenfd,&rset);
 n=select(listenfd+1,&rset,NULL,NULL,NULL);
 if(FD_ISSET(listenfd,&rset))
 {
    clilen=sizeof(cliaddr);
    connfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&clilen);
    if( (childpid=fork())==0 )
   {
   close(listenfd);
   printf("a child is forked\n");
   //exit(0);
   }
  close(connfd);
 }
}

子进程忘记了退出，那么当有客户发起链接时，服务端出现了以下情况：

当时觉得很奇怪，按理说就是子进程没有退出也应该和父进程一样阻塞在select上啊，为什么会出现死循环。又来检查了select的返回值，如下：

n=select(listenfd+1,&rset,NULL,NULL,NULL);
    if(n==-1)
perror("select error");

从新启动服务端，当有客户链接时，服务端显示如下：

这下我们知道其中的原因了，因为监听套接字描述符在子进程中已经close，所以对一个close的描述符select会直接返回错误，从而子进程不会阻塞在select，造成死循环。

我们也可以如下验证，在子进程中不close监听套接字：

for( ; ; )
{
  FD_SET(listenfd,&rset);
  n=select(listenfd+1,&rset,NULL,NULL,NULL);
        if(n==-1)
  perror("select error");
  if(FD_ISSET(listenfd,&rset))
  {
    clilen=sizeof(cliaddr);
    connfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&clilen);
    if( (childpid=fork())==0 )
   {
   //close(listenfd);
   printf("a child is forked\n");
   //exit(0);
   }
   close(connfd);
  }
}

再次运行服务端，并从客户端发起链接，服务度显示如下：

我们发现这次子进程阻塞在了select，因为被select的套接字没有close。

但是这里面有个问题，有人会问父进程也打开了监听套接字，fork后监听套接字的打开引用计数会变为2，子进程close只会使监听套接字的打开引用计数减1，并不会真正关闭套接字，那为什么子进程就不能select呢？

这个问题要从VFS角度说明，即父子进程描述符、打开文件表、FILE(socket)对象之间的关系。

可以看到，父子进程有各自的打开文件表(files_struct)，但是共享底层的FILE对象，而close的效果就是使FILE对象的引用计数减一，也就是解除了一个描述符和FILE对象的关联。对于子进程，当调用close后，子进程中的listenfd对应的指针下标已经不再和对应监听套接字对象相关联了，所以从子进程角度来说这个listenfd已经是个无效的描述符，不能再对其进行操作了。

    

补充：以上select的例子同样适用于accept，当子进程close(listenfd)后没有exet退出，再次执行accept同样会造成Bad file descriptor。例如如下tcp服务端程序：

for(;;)
    {
        socklen_t addrlen = sizeof(client_addr);
        //accept返回客户端套接字描述符
        connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client_addr,&addrlen);
        if(connfd<0)
           perror("accept error");
        printf("receive connection\n");
        if((pid = fork()) == 0) //子进程，与客户端通信
        {
            close(listenfd);
            //exit(0);
        }
        else
        {
            close(connfd);
        }
}

当客户端连接后效果如下图所示。