关于“线程和fork”的一些疑问和猜想

       今天在看《Unix环境高级编程》的时候卡在这一章节很久，在这里有比较多不理解的地方，于是想写篇blog来整理一下。

       在“线程和fork ”这一章节中提到了这样一个问题：“在子进程内部只存在一个线程，它是由父进程中调用fork的线程的副本构成的。如果父进程中的线程占有锁，子进程同样占有这些锁。问题是子进程并不包含占有锁的线程的副本，所以子进程没有办法知道它占有哪些锁并且需要释放哪些锁。”。书中提到了可以调用pthread_atfork函数建立fork处理程序来清除锁的状态。

       在这里不太理解这个函数所引出的机制。首先引用一下书上的一段话：“注意不会出现加锁一次解锁两次的情况，虽然看起来也许会出现。当子进程地址空间创建的的时候，它得到了所有锁的副本。因为prepare fork处理获取所有的锁，父进程中的内存和子进程中内存内容在开始的时候是相同的，当父进程和子进程对他们的锁的副本进解锁的时候，新的内存是分配给子进程的，父进程的内存内容被复制到子进程的内存中(写时复制)，所以就会陷入这样的假象，看起来父进程对它所有的锁的副本进行了加锁，子进程对它所有的锁的副本进行了加锁。父进程和子进程对在不同内存位置的重复的锁都进行了解锁操作，就好像出现下列的事件序列：

1、父进程获得所有的锁。

2、子进程获得所有的锁。

3、父进程释放它的锁。

4、子进程释放它的锁。

 

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       在这里算是有比较不太理解，或者说不清楚的地方。于是结合书上的示例程序，我自己对书上的那段话所引出的机制做出了的一个猜想，用我自己的话总结起来就是：

 

       在调用了pthread_atfork函数建立了3个帮助清理锁的函数的情况下，父进程的一个线程调用fork时，首先会运行prepare fork处理程序来让父进程占有所有的锁，在运行prepare fork处理程序之后，父进程所有的锁都处于上锁状态。在此之后运行child fork处理程序，在运行child fork时是子进程已经创建，但fork未返回。此时子进程的地址空间内有继承于父进程所有处于上锁状态的锁，因为父进程和子进程上的内存在开始的时候是相同的。那么当运行child fork处理程序对子进程继承而来的锁进行解锁时，将会触发写时复制机制，从而使子进程获得一份属于自己的内存空间，并用这块内存空间来管理自己的锁。最后在fork返回后，parent fork处理程序运行，父进程解锁所有获得的所有处于上锁状态的锁，父进程原先的多个线程继续利用各个锁正常工作。

 

      再简单些总结就是，因为在父进程的一个线程fork之后，子进程没有办法知道它占有哪些锁并且需要释放哪些锁。所以，父进程可以先将所有锁设置为上锁状态，再让子进程来继承，这样就让子进程知道，它获得的所有锁都是已经占有的，它想再利用这些锁的时候，只需要运行child fork来为这些已经上锁的锁解锁则可。同样道理，父进程在让子进程继承了自己已经上锁的锁之后，只需要运行parent fork来为这些锁解锁，则可以让自己的多个线程继续利用这些锁工作。(自己YY出来的，不知道正确与否，而且自己还木有装Linux，所以完全木有试验过~~)

     

      不过，自己还有些疑问，大概如下：

1、为什么书上写父进程的锁的时候都是用副本来形容？例如：“当父进程和子进程对他们的锁的副本进行解释时....”，父进程用的不就是原先那些锁吗？为什么是副本？

 

2、在运行prepare fork处理程序时，想要获得所有的锁，是不是也要等到父进程的线程将锁释放之后才能拥有这些锁？

如果是这样的话，preapare fork处理程序是不是一样会阻塞？

 

 

大概到这里为止，以后如果想到什么再更新~~