fork中的死锁问题

背景

当我们通过fork去创建子进程时，当父/子进程都涉及到锁的操作，可能会产生死锁。

代码样例

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <unistd.h>
std::mutex m;
int main() {std::cout << "main process begin" << std::endl;m.lock();int pid = fork();if (pid == -1) {std::cout << "fork failed" << std::endl;return -1;}if(pid == 0){ // 子进程m.lock();std::cout << "child process run" << std::endl;} else {}m.unlock();while (true) {}return 0;
}

代码示例中，父进程持有锁m，然后通过fork进行进程的创建，这个时候子进程里也进行锁操作，这个时候子进程就会死锁在这里

根因

当我们通过fork创建子进程时，进程会继承父进程的内存空间(写时复制技术，copy-on-write)，包括代码段，堆栈，堆和数据段。
在子进程中锁定m时，这个时候从父进程里继承的m的锁状态处于锁定状态，这是再去m.lock，那就会死锁。

一些解决方法

如果子进程能够访问到锁，那锁定前先解锁

    if(pid == 0){ // 子进程m.unlock(); // 锁定前，先解锁m.lock();std::cout << "child process run" << std::endl;} else {}

如果子进程不方便访问到锁,使用 pthread_atfork()

std::mutex m;
void child() {m.unlock();
}
int main() {pthread_atfork(nullptr, nullptr, child); //  三个参数分别时，prepare，parent，child
}

• prepare 处理器在 fork() 调用之前执行，通常用于获取那些需要在 fork() 期间保持的锁。
• parent 处理器在 fork() 调用之后，在父进程中执行，通常用于释放 prepare 处理器中获取的锁。
• child 处理器在 fork() 调用之后，在子进程中执行，也通常用于释放 prepare 处理器中获取的锁。

总结

1. 我们要尽量在多线程程序中使用fork()
2. 使用fork()后立即调用exec()
3. 避免在持有锁时调用fork()
   当然当我们编写多进程大型程序时，很难避免，特别是引用了一些三方库这些不受控的代码