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UNIX 的怪东西

作者: Dima Kogan 译者: LCTT geekpi

| 2018-08-17 17:02   收藏: 1    

最近我在用我编写的各种工具做更多 UNIX 下的事情,我遇到了两个有趣的问题。这些都不是 “bug”,而是我没想到的行为。

线程安全的 printf

我有一个 C 程序从磁盘读取一些图像,进行一些处理,并将有关这些图像的输出写入 STDOUT。伪代码:

for(imagefilename in images)
{
    results = process(imagefilename);
    printf(results);
}

对于每个图像都是独立处理的,因此我自然希望将处理任务分配在各个 CPU 之间以加快速度。我通常使用 fork(),所以我写了这个:

for(child in children)
{
    pipe = create_pipe();
    worker(pipe);
}

// main parent process
for(imagefilename in images)
{
    write(pipe[i_image % N_children], imagefilename)
}

worker()
{
    while(1)
    {
        imagefilename = read(pipe);
        results = process(imagefilename);
        printf(results);
    }
}

这是正常的做法:我为 IPC 创建管道,并通过这些管道给子进程 worker 发送图像名。每个 worker 能够通过另一组管道将其结果写回主进程,但这很痛苦,所以每个 worker 都直接写入共享 STDOUT。这工作正常,但正如人们所预料的那样,对 STDOUT 的写入发生冲突,因此各种图像的结果最终会混杂在一起。那很糟糕。我不想自己设置个锁,但幸运的是 GNU libc 为它提供了函数:flockfile()。我把它们放进去了……但是没有用!为什么?因为 flockfile() 最终因为 fork() 的写时复制行为而被限制在单个子进程中。即 fork()提供的额外安全性(与线程相比),这实际上最终破坏了锁。

我没有尝试使用其他锁机制(例如 pthread 互斥锁),但我可以想象它们会遇到类似的问题。我想保持简单,所以将输出发送回父输出是不可能的:这给程序员和运行程序的计算机制造了更多的工作。

解决方案:使用线程而不是 fork()。这有制造冗余管道的好的副作用。最终的伪代码:

for(children)
{
    pthread_create(worker, child_index);
}
for(children)
{
    pthread_join(child);
}

worker(child_index)
{
    for(i_image = child_index; i_image < N_images; i_image += N_children)
    {
        results = process(images[i_image]);
        flockfile(stdout);
        printf(results);
        funlockfile(stdout);
    }
}

这更简单,如预期的那样工作。我猜有时线程更好。

将部分读取的文件传递给子进程

对于各种 vnlog 工具,我需要实现这个操作序列:

  1. 进程打开一个关闭 O_CLOEXEC 标志的文件
  2. 进程读取此文件的一部分(在 vnlog 的情况下直到图例的末尾)
  3. 进程调用 exec() 以调用另一个程序来处理已经打开的文件的其余部分

第二个程序可能需要命令行中的文件名而不是已打开的文件描述符,因为第二个程序可能自己调用 ​​open()。如果我传递文件名,这个新程序将重新打开文件,然后从头开始读取文件,而不是从原始程序停止的位置开始读取。在我的程序上不可以这样做,因此将文件名传递给第二个程序是行不通的。

所以我真的需要以某种方式传递已经打开的文件描述符。我在使用 Linux(其他操作系统可能在这里表现不同),所以我理论上可以通过传递 /dev/fd/N 而不是文件名来实现。但事实证明这也不起作用。在 Linux上(再说一次,也许是特定于 Linux)对于普通文件 /dev/fd/N 是原始文件的符号链接。所以这最终做的是与传递文件名完全相同的事情。

但有一个临时方案!如果我们正在读取管道而不是文件,那么没有什么可以符号链接,并且 /dev/fd/N 最终将原始管道传递给第二个进程,然后程序正常工作。我可以通过将上面的 open("filename") 更改为 popen("cat filename") 之类的东西来伪装。呸!这真的是我们所能做到最好的吗?这在 BSD 上看上去会怎么样?


via: http://notes.secretsauce.net/notes/2018/08/03_unix-curiosities.html

作者:Dima Kogan 选题:lujun9972 译者:geekpi 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出

LCTT 译者
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共计翻译: 827.5 篇 | 共计贡献: 1848
贡献时间:2013-10-25 -> 2018-11-16
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