pthread_atfork解读

最新推荐文章于 2024-08-01 18:42:41 发布

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#pthread_atfork #多线程 #父子进程

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本文详细介绍了pthread_atfork函数在多线程环境下的作用，包括其在父进程fork创建子进程前后的调用顺序。通过三个实验，探讨了不使用pthread_atfork时，子进程访问或释放从父进程继承的互斥量对父进程和子进程的影响。实验结果显示，子进程主动释放锁可以达到与pthread_atfork类似的效果，但使用pthread_atfork能更好地管理代码，避免潜在问题。在涉及多线程和fork操作时，需要注意第三方库可能存在的锁管理问题。

apue中的对pthread_atfork的使用说明：
pthread_atfork(void (*prepare)(void），void (*parent)(void）, void(*child)(void))
prepare在父进程fork创建子进程之前调用，这里可以获取父进程定义的所有锁；

child fork返回之前在子进程环境中调用，在这里unlock prepare获得的锁；

parent fork创建了子进程以后，但在fork返回之前在父进程的进程环境中调用的，在这里对prepare获得的锁进行解锁；

1、使用场景

当父进程有多线程时，子进程继承父进程所有的互斥量、读写锁和条件变量的状态，子进程只存在一个线程，它是由父进程中调用fork的线程的副本构成的。如果父进程中的线程占有锁（任一线程），子进程同样占有这些锁。如果父进程马上调用exec，老的地址空间被丢弃，所以锁的状态无关紧要。否则，则要清除锁的状态。

2、猜想

（1）如果子进程并不访问从父进程继承来的互斥量，不使用pthread_atfork是否会影响父进程，子进程的运行？

（2）如果子进程也需要访问从父进程继承来的locked互斥量，不使用pthread_atfork是否会影响父进程，子进程的运行？

（3）如果子进程主动释放从父进程继承来的互斥量，不使用pthread_atfork是否会影响父进程，子进程的运行？

带着这几个疑问，下面进行了几组实验。

3、验证

实验一：子进程并不访问从父进程继承来的互斥量

（1）执行顺序（“|”代表线程的生命周期）：

父进程主线程：| ，lock, unlock |

父进程子线程： | lock， fork，，unlock |

子进程主线程： | |

（2）结果：

父进程的new thread, 能够正常unlock, 主线程能够正常lock, unlock

不使用pthread_atfork并不会影响父进程，子进程的运行。

（3）代码：

为了简化实验代码，使用了sleep来控制线程之间的同步。

实验二：子进程访问从父进程继承来的locked的互斥量

（1）执行顺序（“|”代表线程的生命周期）：

父进程主线程：| |

父进程子线程： | lock， fork， unlock，lock, unlock |

子进程主线程： | run, lock, unlock |

（2）结果：

父进程中的子线程，能够正常unlock, 但是子进程一直没能够getlock

不使用pthread_atfork并不会影响父进程，但是会影响子进程的运行。

（3）代码：

为了简化实验代码，使用了sleep来控制线程之间的同步。

void * thr_main(void * arg)
{
    printf("parent process: new thread start \n");
    pthread_mutex_lock(&lock);
    printf("parent process: new thread get lock \n");

    pid_t pid;
    if((pid = fork()) < 0)
    {
    	perror("fork");
    	pthread_exit(0);
    }
    else if(pid == 0) // child process
    {
        printf("child process: start\n");
    	printf("child process: unlock and get lock \n");
    	pthread_mutex_unlock(&lock); 
    	pthread_mutex_lock(&lock);    	   	
    	printf("child process: exit\n");
    }
    else // parent process
    {
    	sleep(10);
        pthread_mutex_unlock(&lock);
        printf("parent process: new thread unlock \n");
        printf("parent process: new thread exit \n");

    }
	return ((void*)0);
}


int main(void)
{
    printf("parent process: main thread start \n");
    int err = 0;
    pthread_t tid;
    
    err = pthread_create(&tid, NULL, thr_main, NULL);
    if(err != 0)
    {
        perror("pthread_create");
        exit(1);
        }
	sleep(50);
    printf("parent process: main thread exit \n");
    return 0;
}

实验三：子进程主动释放从父进程继承来的互斥量