避免fork（）/ SIGCHLD競爭條件

Question

請考慮以下fork() / SIGCHLD偽代碼。

  // main program excerpt
    for (;;) {
      if ( is_time_to_make_babies ) {

        pid = fork();
        if (pid == -1) {
          /* fail */
        } else if (pid == 0) {
          /* child stuff */
          print "child started"
          exit
        } else {
          /* parent stuff */
          print "parent forked new child ", pid
          children.add(pid);
        }

      }
    }

  // SIGCHLD handler
  sigchld_handler(signo) {
    while ( (pid = wait(status, WNOHANG)) > 0 ) {
      print "parent caught SIGCHLD from ", pid
      children.remove(pid);
    }
  }

在上面的例子中，有一個競爭條件。 “ /* child stuff */ ”可能在“ /* parent stuff */ ”開始之前完成，這可能導致孩子的pid在退出后被添加到子列表中，並且永遠不會被刪除。 當應用程序關閉的時候，父母將無休止地等待已經完成的孩子完成。

我能想到的一個解決方案就是有兩個列表： started_children和finished_children 。 我會在我現在添加到children的同一個地方添加到started_children 。 但是在信號處理程序中，我將添加到finished_children而不是從children節點中刪除。 當應用關閉時，父母可以等待，直到started_children和finished_children之間的差異為零。

我能想到的另一種可能的解決方案是使用共享內存，例如，共享父項的子項列表，並讓子項.add和.remove自己？ 但我對此並不太了解。

編輯：另一個可能的解決方案，這是我想到的第一件事，就是簡單地在/* child stuff */開始添加一個sleep(1) /* child stuff */但這對我來說很有趣，這就是我把它留下來的原因。 我甚至不確定它是100％修復。

那么，你如何糾正這種競爭條件？ 如果有一個完善的推薦模式，請告訴我！

謝謝。

Answer 1

最簡單的解決方案是使用sigprocmask()在fork()之前阻塞SIGCHLD信號，並在處理完pid后在父代碼中解除阻塞。

如果孩子死亡，在解鎖信號后將調用SIGCHLD的信號處理程序。 這是一個關鍵的部分概念 - 在你的情況下，臨界部分在fork()之前開始並在children.add()之后結束。

Answer 2

如果你不能使用關鍵片段，也許一個簡單的計數器就可以完成這項工作。 添加時為+1，刪除時為-1，沒有首先發生的任何一個，當完成后最終可以獲得零。

Answer 3

除了現有的“孩子”外，還增加了一個新的數據結構“早期死亡”。 這將保持兒童的內容清潔。

  // main program excerpt
    for (;;) {
      if ( is_time_to_make_babies ) {

        pid = fork();
        if (pid == -1) {
          /* fail */
        } else if (pid == 0) {
          /* child stuff */
          print "child started"
          exit
        } else {
          /* parent stuff */
          print "parent forked new child ", pid
          if (!earlyDeaths.contains(pid)) {
              children.add(pid);
          } else {
              earlyDeaths.remove(pid);
          }
        }

      }
    }

  // SIGCHLD handler
  sigchld_handler(signo) {
    while ( (pid = wait(status, WNOHANG)) > 0 ) {
      print "parent caught SIGCHLD from ", pid
      if (children.contains(pid)) {
          children.remove(pid);
      } else {
          earlyDeaths.add(pid);
      }
    }
  }

編輯：如果你的進程是單線程的，這可以簡化 - earlyDeaths不必是一個容器，它只需要保持一個pid。

Answer 4

也許是一個樂觀的算法？ 嘗試children.remove（pid），如果失敗，繼續生活。

或者在嘗試刪除之前檢查pid是否在兒童中？