0202 Linux进程资源

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0202 Linux进程资源一、概述 二、资源创建场景 三、资源在子进程中创建 3.1 示例代码 3.2 进程独立验证

四、程序启动时资源创建 4.1 示例代码 4.2 共用内核对象

总结 结尾

一、概述

进程启动之后，除了占用内存资源之外，在进程中还会打开文件，共享内存，网络套接字等与内核对象关联的资源，

这些资源在子进程中如何处理呢？

本节以文件为例，分析父子进程间对于与内核相关联的资源的处理情况，并使用代码实例进行演示。

二、资源创建场景

在使用fork创建子进程的时刻，对资源的使用大致分为两类情况：

也可能是运行了一段程序，初始化很多资源；然后再创建多进程任务；

此时，子进程会继承父进程创建的资源；

同时，要在子进程中关闭和释放不再使用的资源，否则会产生资源泄漏；

也可能是刚开始运行，先创建多任务，然后根据不同任务的分工不同，再初始化各自的资源；

此时，各子进程中没有继承的资源；

在第一类场景下，对于关联内核对象的资源，继承后的特性也会与单进程使用有一定区别，下面通过案例来分析一下。

三、资源在子进程中创建

资源在fork之后创建，也就是在子进程中创建。

这种情况与我们常规编写一个main函数中创建类似，也就是单进程程序一样，各子进程间互相独立，没有联系。

3.1 示例代码

下面通过一段测试代码来演示一下：

<code>/*

* ex020104_forkafter.c

*/

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

typedef struct Info

{

int pid;

int seg;

}Info;

FILE *fp = NULL;

int segno = 0;

void OpenFile(char *path);

void CloseFile();

void ReadFile();

void WriteFile();

int main(int argc ,char *argv[])

{

int pid = -1;

pid = fork();

if(pid == 0)

{

OpenFile("test");

// in child

printf("here in child ,my pid is %d\n", getpid());

WriteFile();

sleep(5);

WriteFile();

sleep(5);

WriteFile();

}

else if(pid > 0)

{

OpenFile("test");

// in parent

printf("here in parent, my pid %d, child pid is %d\n", getpid(), pid);

sleep(3);

ReadFile();

sleep(5);

ReadFile();

sleep(5);

ReadFile();

}

else

{

// error

printf("fork error[%s]\n",strerror(errno));

}

CloseFile();

return 0;

}

在创建子进程之后，父子进程中同时打开test文件，进行以下步骤：

子进程从文件头写入结构体数据；父进程从文件头读一个结构体大小的数据；然后子进程在上次偏移位置继续写入结构体大小的数据；接着父进程从自己的偏移位置处读入结构体数据；继续一次步骤3和4；在进程结束时，关闭文件。

公共的文件操作函数

为了方便多次测试，将打开文件，关闭文件，读写文件编写为公共函数。

void OpenFile(char *path)

{

if(NULL == path)

return;

fp = fopen(path, "w+");

if(NULL == fp)

{

printf("open file %s error!\n", path);

}

return;

}

void CloseFile()

{

if(NULL != fp)

fclose(fp);

}

void ReadFile()

{

Info rinfo = { 0};

int pos = 0;

if(NULL == fp)

return ;

/* data read from current position record by the fp. */

pos = ftell(fp);

fread(&rinfo, sizeof(rinfo), 1, fp);

printf("[%d] read from %d, context(%d, %d) \n", getpid(), pos, rinfo.pid, rinfo.seg);

}

void WriteFile()

{

Info winfo = { 0};

int pos = 0;

if(NULL == fp)

return ;

winfo.seg = segno++;

winfo.pid = getpid();

/* data read from current position record by the fp. */

pos = ftell(fp);

fwrite(&winfo, sizeof(winfo), 1, fp);

fflush(fp);

printf("[%d] write to %d, context(%d, %d) \n", getpid(), pos, winfo.pid, winfo.seg);

}

3.2 进程独立验证

编译运行：

[senllang@hatch ex_0201]$ gcc ex020104_forkafter.c -o extest

[senllang@hatch ex_0201]$ ./extest

here in parent, my pid 802470, child pid is 802471

here in child ,my pid is 802471

[802471] write to 0, context(802471, 0)

[802470] read from 0, context(802471, 0)

[802471] write to 8, context(802471, 1)

[802470] read from 8, context(802471, 1)

[802471] write to 16, context(802471, 2)

[802470] read from 16, context(802471, 2)

结果分析

可以看到进程802471从文件偏移为0处开始写入数据；而父进程802470也是从偏移为0处读数据；两个进程的偏移都是各自计数，互相独立；文件偏移记录在内核文件表项中；

四、程序启动时资源创建

如果在程序启动时创建文件，也就是在fork之前创建，子进程会继承之前创建的文件句柄。

在这种情况下，会出现什么样的情况呢？

4.1 示例代码

<code>/*

* ex020103_forkresource.c

*/

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

typedef struct Info

{

int pid;

int seg;

}Info;

FILE *fp = NULL;

int segno = 0;

void OpenFile(char *path);

void CloseFile();

void ReadFile();

void WriteFile();

int main(int argc ,char *argv[])

{

int pid = -1;

OpenFile("test");

pid = fork();

if(pid == 0)

{

// in child

printf("here in child ,my pid is %d\n", getpid());

WriteFile();

sleep(5);

WriteFile();

sleep(5);

WriteFile();

}

else if(pid > 0)

{

// in parent

printf("here in parent, my pid %d, child pid is %d\n", getpid(), pid);

sleep(3);

ReadFile();

sleep(5);

ReadFile();

sleep(5);

ReadFile();

}

else

{

// error

printf("fork error[%s]\n",strerror(errno));

}

CloseFile();

return 0;

}

这段代码与前例类似，只是将创建文件放在了fork之前，

也就是FILE *fp 在主程序中先被初始化了，然后创建了子进程，在子进程中引用了一模一样的内容，类似于拷备了一份。

4.2 共用内核对象

编译运行

[senllang@hatch ex_0201]$ gcc ex020103_forkresource.c -o extest1

[senllang@hatch ex_0201]$ ./extest1

here in parent, my pid 803877, child pid is 803878

here in child ,my pid is 803878

[803878] write to 0, context(803878, 0)

[803877] read from 8, context(0, 0)

[803878] write to 8, context(803878, 1)

[803877] read from 16, context(0, 0)

[803878] write to 16, context(803878, 2)

[803877] read from 24, context(0, 0)

可以看到很有意思的现象：

在子进程803878中，在文件偏移0处写入，之后偏移变为8；而之后父进程803877开始读时，文件偏移为8，并没有从0开始；接着子进程803878又从偏移8处写入数据，之后偏移变为16；而父进程803877读偏移也变成了16；后面一次，也是父进程中文件偏移，与子进程中文件偏移相互联系；

总结

好了，到这里，子进程是父进程的拷贝有了更加深入的理解，这里像编程语言中的深拷贝与浅拷贝的关系。

而子进程其实是做了一些浅拷贝，引用的内核文件表项还是一份，这就会引起两个进程共同操作的问题。

在这种情况下，每次操作需要加锁，同时要指定操作的位置和大小。

结尾

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作者邮箱：study@senllang.onaliyun.com

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