Multithreading 混合线程、fork和互斥体，我应该注意什么？

如果我使用

fork

一个进程，其中一个线程持有互斥锁，那么如果我在子进程中立即执行

exec

，我是否相对安全？在I

exec

之前，在孩子身上做什么事情是安全的

如果执行

fork

的线程在调用

exec

之前继续释放互斥锁，这会导致问题吗？如果我试图在父进程在

fork

之前拥有的子进程中获取互斥锁（可能拥有也可能不拥有），会发生什么情况

不同平台上的答案是否不同？我主要关注Unix变体，尤其是Linux。但我对NT很好奇。当然，据我所知，NT没有

fork

有关多线程环境中

fork

相关问题的讨论，请参见，尤其是基本原理部分。它还提供了一个提示，说明在子级和父级中，在

fork

之前和之后什么应该是有效的

更新：基本原理部分不规范，结果与标准的其他部分冲突。有关更多详细信息，请参见Dave Butenhof

在

fork

之后立即

exec

对于多线程程序的任何状态（即，持有任何互斥锁的任何线程）都是安全的。至于

fork

和

exec

之间可能发生的事情，情况很复杂：

最重要的是在子进程中只复制一个线程（称为

fork

）。因此，在

fork

时刻由另一个线程持有的任何互斥锁都将被永久锁定。也就是说（假设非进程共享互斥体），它在子进程中的副本被永久锁定，因为没有线程来解锁它

如果可能，在

fork

之后释放互斥锁是安全的，也就是说，如果

fork

ing线程首先拥有互斥锁。这就是

pthread\u atfork

处理程序通常的工作方式：在

fork

之前锁定互斥体，在子级解锁，在父级解锁

在获取fork之前进程拥有的互斥锁时（请记住，我们讨论的是子级地址空间中的一个副本）：如果它属于

fork

ing线程，则它是递归锁定（适用于

PTHREAD\u mutex\u recursive

）；如果它被另一个线程拥有，它将永远被锁定，无法重新获取

通过注册适当的

pthread\u atfork

处理程序，第三方库可以保证在

fork

和

exec

之间安全使用。（我希望它主要来自编程语言运行时，而不是通用库）

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经过进一步的研究，我建议不要以任何方式依赖

pthread_atfork

，而只在

fork

和

exec

之间进行异步信号安全调用（放弃

fork

/

exec

for

posix_spawn

会更好）

问题是，

fork

本身可以在信号处理程序中调用。它排除了对

pthread_atfork

的任何非常规使用，即使其基本原理明确提到在子进程中解锁互斥锁和重新创建线程（！）

我认为不同解释的“灰色地带”仍然存在：

对于已知从未在信号处理程序中调用

fork

的程序中的

pthread\u atfork

处理程序

对于非pthread atfork操作，发生在不在信号处理程序中的

fork

调用周围

但是，对于便携式应用程序，使用哪种读取是非常清楚的。

在fork（）之后执行exec（）是安全的，前提是互斥锁由将被exec（）替换的程序拥有。如果互斥体是库的一部分，并且正在保护必须串行访问的资源，那么它应该调用pthread_atfork（）来注册回调：

在fork本身之前以及在进行fork（）系统调用的线程上下文中调用的函数。通常，此函数将获取保护关键部分的互斥锁，从而保证在fork期间没有线程位于关键部分内

在创建子进程之后但在fork（）系统调用返回之前，在调用fork（）的线程上下文中调用的函数。然后，此函数可以解锁父进程中的互斥锁

如果/当进程分叉时，在子进程线程上下文中调用的函数-在创建子进程之后，但在fork（）系统调用返回之前调用该函数。然后，子进程可以解锁其互斥体副本

POSIX标准将fork（）之后和exec（）之前允许的系统调用类型限制为所谓的异步信号安全系统调用。创建线程没有明确列为异步信号安全系统调用，因此POSIX不允许子进程在fork（）之后和exec（）之前创建线程。具有讽刺意味的是，解锁互斥锁也没有明确列为异步信号安全系统调用，而且如果fork（）的目的是执行（），则子进程中fork（）之后也不严格允许使用refer-这可能是标准中的一个疏忽