linux fork进程请谨慎多个进程/线程共享一个 socket连接,会出现多个进程响应串联的情况。

时间:2021-07-29 16:07:33

昨天组内同学在使用php父子进程模式的时候遇到了一个比较诡异的问题

简单说来就是:因为fork,父子进程共享了一个redis连接、然后父子进程在发送了各自的redis请求分别获取到了对方的响应体。

复现示例代码:

testFork.php

 <?php
require_once("./PowerSpawn.php"); $ps = new Forkutil_PowerSpawn();
$ps->maxChildren = 10 ;
$ps->timeLimit = 86400; $redisObj = new Redis();
$redisObj->connect('127.0.0.1','6379'); // 主进程 -- 查询任务列表并新建子进程
while ($ps->runParentCode()) {
echo "parent:".$redisObj->get("parent")."\n" ;
// 产生一个子进程
if ($ps->spawnReady()) {
$ps->spawnChild();
} else {
// 队列已满,等待
$ps->Tick();
}
} // 子进程 -- 处理具体的任务
if ($ps->runChildCode()) {
echo "chlidren:".$redisObj->get("children")."\n" ;
}

PowerSpawn.php 主要用户进程fork管理工作

 <?php
/*
* PowerSpawn
*
* Object wrapper for handling process forking within PHP
* Depends on PCNTL package
* Depends on POSIX package
*
* Author: Don Bauer
* E-Mail: lordgnu@me.com
*
* Date: 2011-11-04
*/
declare(ticks = 1); class Forkutil_PowerSpawn
{
private $myChildren;
private $parentPID;
private $shutdownCallback = null;
private $killCallback = null; public $maxChildren = 10; // Max number of children allowed to Spawn
public $timeLimit = 0; // Time limit in seconds (0 to disable)
public $sleepCount = 100; // Number of uSeconds to sleep on Tick() public $childData; // Variable for storage of data to be passed to the next spawned child
public $complete; public function __construct() {
if (function_exists('pcntl_fork') && function_exists('posix_getpid')) {
// Everything is good
$this->parentPID = $this->myPID();
$this->myChildren = array();
$this->complete = false; // Install the signal handler
pcntl_signal(SIGCHLD, array($this, 'sigHandler'));
} else {
die("You must have POSIX and PCNTL functions to use PowerSpawn\n");
}
} public function __destruct() { } public function sigHandler($signo) {
switch ($signo) {
case SIGCHLD:
$this->checkChildren();
break;
}
} public function getChildStatus($name = false) {
if ($name === false) return false;
if (isset($this->myChildren[$name])) {
return $this->myChildren[$name];
} else {
return false;
}
} public function checkChildren() {
foreach ($this->myChildren as $i => $child) {
// Check for time running and if still running
if ($this->pidDead($child['pid']) != 0) {
// Child is dead
unset($this->myChildren[$i]);
} elseif ($this->timeLimit > 0) {
// Check the time limit
if (time() - $child['time'] >= $this->timeLimit) {
// Child had exceeded time limit
$this->killChild($child['pid']);
unset($this->myChildren[$i]);
}
}
}
} /**
* 获取当前进程pid
* @return int
*/
public function myPID() {
return posix_getpid();
} /**
* 获取父进程pid
* @return int
*/
public function myParent() {
return posix_getppid();
} /**
* 创建子进程 并记录到myChildren中
* @param bool $name
*/
public function spawnChild($name = false) {
$time = time();
$pid = pcntl_fork();
if ($pid) {
if ($name !== false) {
$this->myChildren[$name] = array('time'=>$time,'pid'=>$pid);
} else {
$this->myChildren[] = array('time'=>$time,'pid'=>$pid);
}
}
} /**
* 杀死子进程
* @param int $pid
*/
public function killChild($pid = 0) {
if ($pid > 0) {
posix_kill($pid, SIGTERM);
if ($this->killCallback !== null) call_user_func($this->killCallback);
}
} /**
* 该进程是否主进程 是返回true 不是返回false
* @return bool
*/
public function parentCheck() {
if ($this->myPID() == $this->parentPID) {
return true;
} else {
return false;
}
} public function pidDead($pid = 0) {
if ($pid > 0) {
return pcntl_waitpid($pid, $status, WUNTRACED OR WNOHANG);
} else {
return 0;
}
} public function setCallback($callback = null) {
$this->shutdownCallback = $callback;
} public function setKillCallback($callback = null) {
$this->killCallback = $callback;
} /**
* 返回子进程个数
* @return int
*/
public function childCount() {
return count($this->myChildren);
} public function runParentCode() {
if (!$this->complete) {
return $this->parentCheck();
} else {
if ($this->shutdownCallback !== null)
call_user_func($this->shutdownCallback);
return false;
}
} public function runChildCode() {
return !$this->parentCheck();
} /**
* 进程池是否已满
* @return bool
*/
public function spawnReady() {
if (count($this->myChildren) < $this->maxChildren) {
return true;
} else {
return false;
}
} public function shutdown() {
while($this->childCount()) {
$this->checkChildren();
$this->tick();
}
$this->complete = true;
} public function tick() {
usleep($this->sleepCount);
} public function exec($proc, $args = null) {
if ($args == null) {
pcntl_exec($proc);
} else {
pcntl_exec($proc, $args);
}
}
}

解释一下testFork.php做的事情:子进程从父进程fork出来之后,父子进程各自从redis中取数据,父进程取parent这个key的数据。子进程取child这个key的数据

终端的输出结果是:

parent:parent
parent:parent
parent:children
chlidren:parent  

很显然,在偶然的情况下:子进程读到了父进程的结果、父进程读到了子进程该读的结果。

先说结论,再看原因。

linux fork进程请谨慎多个进程/线程共享一个 socket连接,会出现多个进程响应串联的情况。 

有经验的朋友应该会想起unix网络编程中在写并发server代码的时候,fork子进程之后立马关闭了子进程的listenfd,原因也是类似的。

昨天,写这份代码的同学,自己闷头查了很长时间,其实还是对于fork没有重分了解,匆忙的写下这份代码。

使用父子进程模式之前,得先问一下自己几个问题:

1.你的代码真的需要父子进程来做吗?(当然这不是今天讨论的话题,对于php业务场景而言、我觉得基本不需要)

2.fork产生的子进程到底与父进程有什么关系?复制的变量相互间的更改是否受影响?

《UNIX系统编程》第24章进程的创建 中对上面的两个问题给出了完美的回答、下面我摘抄几个知识点:

1.fork之后父子进程将共享代码文本段,但是各自拥有不同的栈段、数据段及堆段拷贝。子进程的栈、数据从fork一瞬间开始是对于父进程的完全拷贝、每个进程可以更改自己的数据,而不要担心相互影响!

2.fork之后父子进程同时开始从fork点向下执行代码,具体fork之后CPU会调度到谁?不一定!

3.执行fork之后,子进程将拷贝父进程的文件描述符副本,指向同一个文件句柄(包含了当前文件读写的偏移量等信息)。对于socket而言,其实是复用了同一个socket,这也是文章开头提到的问题所在。

linux fork进程请谨慎多个进程/线程共享一个 socket连接,会出现多个进程响应串联的情况。

那么再回头看开始提到的问题,当fork之后,父子进程同时共享同一条redis连接。

一条tcp连接唯一标识的办法是那个四元组:clientip + clientport + serverip + serverport

那当两个进程同时指向了一个socket,socket改把响应体给谁呢?我的理解是CPU片分到谁谁会去读取,当然这个理解也可能是错误的,在评论区给出你的理解,谢谢

文章的最后谈几点我的想法:

1.php业务场景下需要使用多进程模式的并不多,如果你觉得真的需要使用fork来完成业务,可以先思考一下,真的需要吗?

2.当遇到问题的时候,最先看的还应该是你所使用技术的到底做了啥,主动与身边人沟通

3.《UNIX系统编程》是一本好书,英文名是《The Linux Programming Interface》,简称《TLPI》,我在这本书里找到了很多我想找到的答案。作为一个写php的、读C的程序员来说,简单易懂。

比如进程的创建、IO相关主题、select&poll&信号驱动IO&epoll,特别是事件驱动这块非常推荐阅读,后面我也会在我弄明白网络请求到达网卡之后、linux内核做了啥?然后结合事件驱动再记一篇我的理解。

我把《UNIX系统编程》电子版书籍放到了我的公众号,如果需要可以扫码关注我的公众号&回复   "TLPI",即可下载 《UNIX系统编程》《The Linux Programming Interface》的pdf版本

linux fork进程请谨慎多个进程/线程共享一个 socket连接,会出现多个进程响应串联的情况。