如何防止孩子在 fork() 之后干扰父母的标准输入

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何防止孩子在 fork() 之后干扰父母的标准输入

【英文标题】：How to prevent child from interfering with parent's stdin after fork()

【发布时间】：2015-06-12 19:22:16

【问题描述】：

我有一个从标准输入读取的程序，在执行此操作时，它有时需要 fork() 并异步执行命令。有时在此分叉后不久（可能在命令运行时），父级似乎丢失了从标准输入读取的数据。如果只丢失一个字节，程序将永远无法恢复。

fork() 的手册页说子进程继承了父进程的打开文件描述符集的副本，但是在 fork() 之后和 execvp() 之前尝试 close(STDIN_FILENO) 没有帮助。

我的程序基本上是这样的：

if (we_need_to_run_a_command_asynchronously) 
  if (!fork()) 
    close(STDIN_FILENO);
    char *args[] =  "command", "arg", "etc", 0 ;
    setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -19);
    execvp("command", args);
    exit(0);  // Ignore errors
  

如何确保孩子不会干扰父母的标准输入（或其他任何属于父母的东西）？执行的命令通常是一个 shell 脚本。

我不知道我的程序到底出了什么问题，但只要它不运行任何命令，它就可以正常运行。只有有时（并非总是）在它运行命令之后，它从标准输入读取的数据以某种方式被破坏，这就是为什么我怀疑问题与 fork() 之后的标准输入有关。

【问题讨论】：

您能否通过编写两个小型测试程序来检验您的假设，一个从标准输入读取，一个不读取，然后让您的父程序执行这些程序，看看会发生什么？

请分享一个可编译的小程序。它可以帮助我们进入它

您可以为标准输入设置 close-on-exec 标志，而不是显式关闭。但是，问题可能有不同的原因（演示问题的简短示例程序可能会有所帮助）。

也许可以产生一个 pthread 而不是一个新进程？

您执行的命令有权打开标准输入。你可以给它/dev/null 来阅读。您对command 了解多少（除了名称command 是一个内置的shell）？你写了吗？它是从什么读来的？基本上，如果您将其标准输入连接到/dev/null，您应该不会看到问题。

【参考方案1】：

您可以打开另一个文件并使用dup2 将新文件描述符复制到标准输入上，而不是关闭标准输入。如果您打开/dev/null 并在fork 之后和之前以及exec 之前将其重定向到标准输入，则孩子不会干扰父母的标准输入。

【讨论】：

/dev/null 是比 /dev/zero 更传统的选择，这是有充分理由的。

【参考方案2】：

我想我已经解决了这个问题。事实证明，在我的程序很少采用的路径中，它也执行了我在 fork() 之后忘记对子项中的 stdin 执行任何操作的命令。这段代码确实有效：

int pid = fork();
if (!pid) 
  int fd = open("/dev/null", O_RDWR);
  dup2(fd, 0);
  dup2(fd, 1);
  dup2(fd, 2);
  if (fd > 2)
    close(fd);

  execvp(...);

所以，我的错误，但也许我的问题仍然可以作为一个重要的提醒，即在分叉执行应该与父进程分开运行的命令时，通常需要对 stdin/stdout/stderr 执行某些操作。我认为上述方式是一种干净的方式。

【参考方案3】：

我在execve() 的 POSIX 规范中发现了一个有趣的注释 及相关功能：

如果文件描述符 0、1 或 2 在成功调用 exec 系列函数之一后将被关闭，则实现可能会为新进程映像中的文件描述符打开一个未指定的文件。如果执行标准实用程序或符合标准的应用程序时文件描述符 0 未打开以供读取或文件描述符 1 或 2 未打开以供写入，则执行实用程序或应用程序的环境应被视为不符合标准，因此实用程序或应用程序的行为可能与本标准中所述不同。

推测您的实现是否正在执行“可能”选项很有趣。显式打开/dev/null 作为标准输入是最安全的。