История

Я попытался диагностировать ошибку в приложении, написанном на C для Linux. Оказалось, что ошибка была вызвана забыванием fclose в дочернем процессе, когда дескриптор FILE * все еще открыт в родительском процессе.

Файловая операция только read. Нет операции записи.

Дело 1

Приложение работает на Linux 5.4.0-58-generic. В данном случае произошла ошибка.

Случай 2

Приложение работает на Linux 5.10.0-051000-generic. В данном случае бага нет, чего я и ожидал.

В чем ошибка?

Родительский процесс выполняет случайное число системных вызовов fork, если в дочернем процессе нет fclose.

Утверждение случая 2

Я прекрасно понимаю, что забывание fclose приведет к утечке памяти, но:

• Я думаю, просто в этом случае это не является строго необходимым, потому что дочерний процесс собирается завершиться как можно скорее, а выход, который я использую, exit(3) не _exit(2).
• Странно то, как забывание fclose в дочернем процессе влияет на родительский процесс?

Мое текущее предположение:

Это ошибка ядра Linux, исправленная в версии после 5.4. Пока у меня нет доказательств, но мой тест показал мне это.

Вопрос

Я смог исправить эту ошибку приложения, вызвав fclose в дочернем процессе перед его выходом. Но я хочу знать, что на самом деле происходит в этом случае. Итак, мой вопрос: почему забывание fclose в дочернем процессе влияет на родительский процесс?

Очень простой код для воспроизведения проблемы (прикреплены 3 файла).

Примечание. Разница между test1.c и test2.c только в fclose в дочернем процессе. test2.c не вызывает fclose в дочернем процессе.

Файл test.txt

123123123
123123123
123123123
123123123
123123123
123123123

Файл test1.c

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#define TICK do { putchar('.'); fflush(stdout); } while(0)
int main() {
  char buff[1024] = {0};
  FILE *handle = fopen("test.txt", "r");

  uint32_t num_of_forks = 0;

  while (fgets(buff, 1024, handle) != NULL) {

    TICK;
    num_of_forks++;

    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1) {
      printf("Fork error: %s\n", strerror(errno));
      continue;
    }

    if (pid == 0) {
      fclose(handle);
      exit(0);
    }
  }

  fclose(handle);
  putchar('\n');
  printf("Number of forks: %d\n", num_of_forks);
  wait(NULL);
}

Файл test2.c

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#define TICK do { putchar('.'); fflush(stdout); } while(0)
int main() {
  char buff[1024] = {0};
  FILE *handle = fopen("test.txt", "r");

  uint32_t num_of_forks = 0;

  while (fgets(buff, 1024, handle) != NULL) {

    TICK;
    num_of_forks++;

    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1) {
      printf("Fork error: %s\n", strerror(errno));
      continue;
    }

    if (pid == 0) {
      // fclose(handle);
      exit(0);
    }
  }

  fclose(handle);
  putchar('\n');
  printf("Number of forks: %d\n", num_of_forks);
  wait(NULL);
}

Запустить программу

Запуск на Linux 5.4.0-58-generic (где возникает ошибка)

Посмотрите на выполнение test2 (баг), это приводит к случайному количеству системных вызовов fork.

ammarfaizi2@integral:/tmp$ uname -r
5.4.0-58-generic
ammarfaizi2@integral:/tmp$ gcc --version
gcc (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

ammarfaizi2@integral:/tmp$ ldd --version
ldd (Ubuntu GLIBC 2.31-0ubuntu9.1) 2.31
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
Written by Roland McGrath and Ulrich Drepper.
ammarfaizi2@integral:/tmp$ cat test.txt
123123123
123123123
123123123
123123123
123123123
123123123
ammarfaizi2@integral:/tmp$ diff test1.c test2.c
27c27
<       fclose(handle);
---
>       // fclose(handle);
ammarfaizi2@integral:/tmp$ gcc test1.c -o test1 && gcc test2.c -o test2
ammarfaizi2@integral:/tmp$ ./test1
......
Number of forks: 6
ammarfaizi2@integral:/tmp$ ./test1
......
Number of forks: 6
ammarfaizi2@integral:/tmp$ ./test1
......
Number of forks: 6
ammarfaizi2@integral:/tmp$ ./test2
..................................................................................................................................................................................
Number of forks: 178
ammarfaizi2@integral:/tmp$ ./test2
............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Number of forks: 348
ammarfaizi2@integral:/tmp$ ./test2
...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Number of forks: 475
ammarfaizi2@integral:/tmp$ md5sum test1 test2
c32d03916b9b72546b966223837fd115  test1
f314d2135092362288a66f53b37ffa4d  test2

Запуск на Linux 5.10.0-051000-generic (тот же код, без ошибок)

root@esteh:/tmp# uname -r
5.10.0-051000-generic
root@esteh:/tmp# gcc --version
gcc (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

root@esteh:/tmp# ldd --version
ldd (Ubuntu GLIBC 2.31-0ubuntu9.1) 2.31
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
Written by Roland McGrath and Ulrich Drepper.
root@esteh:/tmp# cat test.txt
123123123
123123123
123123123
123123123
123123123
123123123
root@esteh:/tmp# diff test1.c test2.c
27c27
<       fclose(handle);
---
>       // fclose(handle);
root@esteh:/tmp# gcc test1.c -o test1 && gcc test2.c -o test2
root@esteh:/tmp# ./test1
......
Number of forks: 6
root@esteh:/tmp# ./test1
......
Number of forks: 6
root@esteh:/tmp# ./test1
......
Number of forks: 6
root@esteh:/tmp# ./test2
......
Number of forks: 6
root@esteh:/tmp# ./test2
......
Number of forks: 6
root@esteh:/tmp# ./test2
......
Number of forks: 6
root@esteh:/tmp# md5sum test1 test2 # Make sure the files are identical with case 1
c32d03916b9b72546b966223837fd115  test1
f314d2135092362288a66f53b37ffa4d  test2

Краткое содержание

• Если забыть fclose в дочернем процессе на Linux 5.4.0-58-generic, системный вызов fork в родительском процессе будет странным.
• Ошибка, похоже, не существует на Linux 5.10.0-051000-generic.