Читаем Linux API. Исчерпывающее руководство полностью

wait(NULL); /* Ждем завершения работы потомка */

break;

}

}

exit(EXIT_SUCCESS);

}

procexec/fork_whos_on_first.c

В результате мы не можем надеяться на определенный порядок выполнения для родителя и потомка после вызова fork(). Но если этот порядок нужно обеспечить, нам придется использовать какого-то рода синхронизацию. Несколько таких методик, включая семафоры, блокирование файлов и обмен сообщениями между процессами с помощью конвейеров, будет описано позже в этой главе. В следующем же разделе мы рассмотрим другой подход, который подразумевает применение сигналов.

24.5. Синхронизация с помощью сигналов как способ избежать состояния гонки

Бывает, что после вызова fork() одному из процессов нужно подождать, пока не завершится другой. В этом случае после окончания работы активный процесс может послать сигнал, ожидаемый другим процессом.

Этот подход представлен в листинге 24.6. В данном примере подразумевается, что это родитель должен ждать, пока потомок не выполнит какое-то действие. Вызовы, связанные с сигналами, можно поменять местами, если необходимо, чтобы потомок ждал родителя. Можно даже сделать так, чтобы оба процесса многократно обменивались сигналами друг с другом, координируя свои действия, хотя на практике такая координация чаще всего делается с помощью семафоров, блокирования файлов или передачи сообщений.

В книге [Stevens & Rago, 2005] рекомендуется инкапсулировать блокирование, отправку и перехват сигнала в стандартный набор функций для синхронизации процессов. Преимущество такой инкапсуляции заключается в том, что позже при желании сигналы можно будет заменить другим IPC-механизмом.

Обратите внимание, что в листинге 24.6 сигнал синхронизации (SIGUSR1) блокируется до вызова fork(). Если бы родитель попытался заблокировать сигнал после этого вызова, он бы оказался подвержен тому самому состоянию гонки, которого мы пытаемся избежать (в данной программе мы исходим из того, что значение маски сигналов в дочернем процессе не играет роли; при необходимости сигнал SIGUSR1 можно разблокировать в потомке после вызова fork()).

Нижепреведенный журнал сессии командной строки показывает результат работы программы из листинга 24.6:

$ ./fork_sig_sync

[17:59:02 5173] Child started — doing some work

[17:59:02 5172] Parent about to wait for signal

[17:59:04 5173] Child about to signal parent

[17:59:04 5172] Parent got signal

Листинг 24.6. Использование сигналов для синхронизации действий процессов

procexec/fork_sig_sync.c

#include

#include "curr_time.h" /* Объявление функции currTime() */

#include "tlpi_hdr.h"

#define SYNC_SIG SIGUSR1 /* Сигнал синхронизации */

static void /* Обработчик сигнала, ничего не делает, просто завершается */

handler(int sig)

{

}

int

main(int argc, char *argv[])

{

pid_t childPid;

sigset_t blockMask, origMask, emptyMask;

struct sigaction sa;

setbuf(stdout, NULL); /* Отключаем буферизацию стандартного вывода */

sigemptyset(&blockMask);

sigaddset(&blockMask, SYNC_SIG); /* Блокируем сигнал */

if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &blockMask, &origMask) == –1)

errExit("sigprocmask");

sigemptyset(&sa.sa_mask);

sa.sa_flags = SA_RESTART;

sa.sa_handler = handler;

if (sigaction(SYNC_SIG, &sa, NULL) == –1)

errExit("sigaction");

switch (childPid = fork()) {

case –1:

errExit("fork");

case 0: /* Потомок */

/* Здесь потомок выполняет некоторые необходимые действия… */

printf("[%s %ld] Child started — doing some work\n",

currTime("%T"), (long) getpid());

sleep(2); /* Имитируем работу */

/* И затем сигнализируем родителю о ее завершении */

printf("[%s %ld] Child about to signal parent\n",

currTime("%T"), (long) getpid());

if (kill(getppid(), SYNC_SIG) == –1)

errExit("kill");

/* Теперь потомок может заняться другими делами… */

_exit(EXIT_SUCCESS);

default: /* Родитель */

/* Родитель может выполнить здесь какую-то работу, затем он ждет,

когда потомок выполнит необходимое действие */

printf("[%s %ld] Parent about to wait for signal\n",

currTime("%T"), (long) getpid());

sigemptyset(&emptyMask);

if (sigsuspend(&emptyMask) == –1 && errno!= EINTR)

errExit("sigsuspend");

printf("[%s %ld] Parent got signal\n", currTime("%T"),

(long) getpid());

/* При необходимости возвращаем маску сигнала в ее изначальное состояние */

if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &origMask, NULL) == –1)

errExit("sigprocmask");

/* Родитель возобновляет работу и может заняться другими делами… */

exit(EXIT_SUCCESS);

}

}

procexec/fork_sig_sync.c

24.6. Резюме

Системный вызов fork() создает новый (дочерний) процесс, делая почти полную копию вызывающего процесса (родителя). Системный вызов vfork() является более эффективной версией fork(), но из-за необычной семантики его лучше избегать; его особенность заключается в том, что потомок использует память родителя, пока не вызовет exec() или не завершит работу, а сам родитель при этом приостанавливает выполнение.