【linux 多进程并发】0202 Linux进程fork之后父子进程间的文件操作有着相同的偏移记录,多进程操作文件的方法
0202 Linux进程资源
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文章目录
- 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:
/** 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 parentprintf("here in parent, my pid %d, child pid is %d\n", getpid(), pid);sleep(3);ReadFile();sleep(5);ReadFile();sleep(5);ReadFile();}else{// errorprintf("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
/** 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 parentprintf("here in parent, my pid %d, child pid is %d\n", getpid(), pid);sleep(3);ReadFile();sleep(5);ReadFile();sleep(5);ReadFile();}else{// errorprintf("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
如有错误或者疏漏欢迎指出,互相学习。
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