Шаг fork()¶

Since glibc 2.24, the posix_spawn() function commences by calling clone(2) with CLONE_VM and CLONE_VFORK flags. Older implementations use fork(2), or possibly vfork(2) (see below).

PID нового дочернего процесса помещается в *pid. После этого функция posix_spawn() возвращает управление родительскому процессу.

Соответственно, родитель может использовать один из системных вызовов, описанных в wait(2), для проверки состояния дочернего процесса. Если потомок завершится с ошибкой в любом из служебных шагов, описанных далее, или возникнет ошибка при выполнении желаемого файла, то он завершит работу с кодом состояния 127.

Before glibc 2.24, the child process is created using vfork(2) instead of fork(2) when either of the following is true:

• элемент spawn-flags объекта атрибутов, на который указывает attrp, содержит определённый в GNU флаг POSIX_SPAWN_USEVFORK; или
• file_actions равно NULL и элемент spawn-flags объекта атрибутов, на который указывает attrp, не содержит POSIX_SPAWN_SETSIGMASK, POSIX_SPAWN_SETSIGDEF, POSIX_SPAWN_SETSCHEDPARAM, POSIX_SPAWN_SETSCHEDULER, POSIX_SPAWN_SETPGROUP или POSIX_SPAWN_RESETIDS.

Иначе говоря, vfork(2) используется, если это запросил вызывающий или не нужна очистка в потомке перед выполнением exec(3) запрашиваемого файла.

Шаг перед exec(): служебные действия¶

In between the fork() and the exec() steps, a child process may need to perform a set of housekeeping actions. The posix_spawn() and posix_spawnp() functions support a small, well-defined set of system tasks that the child process can accomplish before it executes the executable file. These operations are controlled by the attributes object pointed to by attrp and the file actions object pointed to by file_actions. In the child, processing is done in the following sequence:

1.

Действия с атрибутами процесса: маска сигналов, обработчики сигналов по умолчанию, алгоритм планирования и параметры, ID группы процесса, эффективного пользователя и группы изменяются согласно объекту атрибутов, на который указывает attrp.

2.

Файловые действия, указываемые в аргументе file_actions, выполняются в порядке их определения вызовами функций posix_spawn_file_actions_add*().

3.

Закрываются файловые дескрипторы, имеющие флаг FD_CLOEXEC.

Все атрибуты процесса-потомка, отличные от атрибутов в объекте, на который указывает attrp и файловые действия в объекте, на который указывает file_actions, будут изменены как если бы потомок создавался с помощью fork(2) и выполнял программу с помощью execve(2).

Действия атрибутов процесса определяются атрибутами объекта, на который указывает attrp. Атрибут spawn-flags (устанавливается с помощью posix_spawnattr_setflags(3)) управляет общими действиями, а остальные атрибуты объекта хранят значения, которые будут использованы в этих действиях.

Влияние флагов, которые могут быть указаны в spawn-flags:

POSIX_SPAWN_SETSIGMASK

Назначить маску сигналов равной набору сигналов, определённой в атрибуте spawn-sigmask объекта, на который указывает attrp. Если не установлен флаг POSIX_SPAWN_SETSIGMASK, то потомок наследует маску сигналов родителя.

POSIX_SPAWN_SETSIGDEF

Сбрасывает обработчики всех сигналов в наборе, заданном в атрибуте spawn-sigdefault объекта, на который указывает attrp, в значения по умолчанию. О том, что происходит с обработчиками сигналов не указанных в атрибуте spawn-sigdefault или когда не указан POSIX_SPAWN_SETSIGDEF, смотрите execve(2).

POSIX_SPAWN_SETSCHEDPARAM

Если этот флаг установлен, а POSIX_SPAWN_SETSCHEDULER нет, то изменяет параметры планирования на значения, указанные в атрибуте spawn-schedparam объекта, на который указывает attrp.

POSIX_SPAWN_SETSCHEDULER

Назначает алгоритм планирования и параметры потомка:

POSIX_SPAWN_RESETIDS

Если этот флаг установлен, то сбрасываются эффективный UID и GID в реальный UID и GID родительского процесса. Если флаг не установлен, то потомок сохраняет эффективный UID и GID родителя. В любом случае, если биты прав set-user-ID и set-group-ID включены на исполняемом файле, то это заменяет значения эффективного UID и GID (смотрите execve(2)).

POSIX_SPAWN_SETPGROUP

Назначает группе процесса значение, указанное в атрибуте spawn-pgroup объекта, на который указывает attrp. Если атрибут spawn-pgroup равен 0, то ID группы потомка становится равным его ID процесса. Если флаг POSIX_SPAWN_SETPGROUP не установлен, то потомок наследует ID группы процесса родителя.

POSIX_SPAWN_USEVFORK

Since glibc 2.24, this flag has no effect. On older implementations, setting this flag forces the fork() step to use vfork(2) instead of fork(2). The _GNU_SOURCE feature test macro must be defined to obtain the definition of this constant.

POSIX_SPAWN_SETSID (since glibc 2.26)

If this flag is set, the child process shall create a new session and become the session leader. The child process shall also become the process group leader of the new process group in the session (see setsid(2)). The _GNU_SOURCE feature test macro must be defined to obtain the definition of this constant.

Если attrp равно NULL, то выполняются действия по умолчанию, которые описаны выше по каждому флагу.

The file_actions argument specifies a sequence of file operations that are performed in the child process after the general processing described above, and before it performs the exec(3). If file_actions is NULL, then no special action is taken, and standard exec(3) semantics apply—file descriptors open before the exec remain open in the new process, except those for which the FD_CLOEXEC flag has been set. File locks remain in place.

Если file_actions не равно NULL, то в нём содержится упорядоченный набор запросов open(2), close(2) и dup2(2) на файлы. Эти запросы добавляются в file_actions с помощью posix_spawn_file_actions_addopen(3), posix_spawn_file_actions_addclose(3) и posix_spawn_file_actions_adddup2(3). Запрашиваемые операции выполняются в порядке их добавления в file_actions.

Если какая-либо обслуживающая операция завершается с ошибкой, (из-за переданных некорректных значений или по другим причинам, из-за которых обработка сигналов, планирование процесса, функции изменения ID группы процесса и операции с файловыми дескрипторами завершается с ошибкой), дочерний процесс завершается с кодом выхода 127.

Шаг exec()¶

После того как потомок создан (fork) и выполнены все запрошенные шаги до exec, потомок выполняет запуск запрошенного исполняемого файла.

Дочерний процесс берёт своё окружение из аргумента envp, которое рассматривается также как если бы оно передавалось в execve(2). Аргументы созданного процесса выбираются из аргумента argv, который обрабатывается также как для execve(2).

Исходный код программы¶

#include <spawn.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <wait.h>
#include <errno.h>
#define errExit(msg)    do { perror(msg); \


                             exit(EXIT_FAILURE); } while (0)
#define errExitEN(en, msg) \


                        do { errno = en; perror(msg); \


                             exit(EXIT_FAILURE); } while (0)
char **environ;
int
main(int argc, char *argv[])
{


    pid_t child_pid;


    int s, opt, status;


    sigset_t mask;


    posix_spawnattr_t attr;


    posix_spawnattr_t *attrp;


    posix_spawn_file_actions_t file_actions;


    posix_spawn_file_actions_t *file_actionsp;


    /* разбор параметров командной строки, которые можно использовать


       в потомке в качестве объекта атрибутов и файловых действий */


    attrp = NULL;


    file_actionsp = NULL;


    while ((opt = getopt(argc, argv, "sc")) != -1) {


        switch (opt) {


        case 'c':       /* -c: закрыть стандартный вывод в потомке */


            /* создаём объект файловых действий и добавляем в него


               действие «закрыть» */


            s = posix_spawn_file_actions_init(&file_actions);


            if (s != 0)


                errExitEN(s, "posix_spawn_file_actions_init");


            s = posix_spawn_file_actions_addclose(&file_actions,


                                                  STDOUT_FILENO);


            if (s != 0)


                errExitEN(s, "posix_spawn_file_actions_addclose");


            file_actionsp = &file_actions;


            break;


        case 's':       /* -s: блокировать все сигналы в потомке */


            /* создаём объект атрибутов и добавляем в него действие


               «назначения сигнальной маски» */


            s = posix_spawnattr_init(&attr);


            if (s != 0)


                errExitEN(s, "posix_spawnattr_init");


            s = posix_spawnattr_setflags(&attr, POSIX_SPAWN_SETSIGMASK);


            if (s != 0)


                errExitEN(s, "posix_spawnattr_setflags");


            sigfillset(&mask);


            s = posix_spawnattr_setsigmask(&attr, &mask);


            if (s != 0)


                errExitEN(s, "posix_spawnattr_setsigmask");


            attrp = &attr;


            break;


        }


    }


    /* Порождение потомка. Имя исполняемой программы и аргументы


       командной строки берутся из аргументов командной строки


       этой программы. Окружение исполняемой программы в потомке


       делается таким же как у родителя. */


    s = posix_spawnp(&child_pid, argv[optind], file_actionsp, attrp,


                     &argv[optind], environ);


    if (s != 0)


        errExitEN(s, "posix_spawn");


    /* уничтожаем все объекты, которые мы создали ранее */


    if (attrp != NULL) {


        s = posix_spawnattr_destroy(attrp);


        if (s != 0)


            errExitEN(s, "posix_spawnattr_destroy");


    }


    if (file_actionsp != NULL) {


        s = posix_spawn_file_actions_destroy(file_actionsp);


        if (s != 0)


            errExitEN(s, "posix_spawn_file_actions_destroy");


    }


    printf("PID of child: %jd\n", (intmax_t) child_pid);


    /* отслеживаем состояние потомка до его завершения */


    do {


        s = waitpid(child_pid, &status, WUNTRACED | WCONTINUED);


        if (s == -1)


            errExit("waitpid");


        printf("Состояние потомка: ");


        if (WIFEXITED(status)) {


            printf("завершился, состояние=%d\n", WEXITSTATUS(status));


        } else if (WIFSIGNALED(status)) {


            printf("убит по сигналу %d\n", WTERMSIG(status));


        } else if (WIFSTOPPED(status)) {


            printf("остановлен по сигналу %d\n", WSTOPSIG(status));


        } else if (WIFCONTINUED(status)) {


            printf("выполняется\n");


        }


    } while (!WIFEXITED(status) && !WIFSIGNALED(status));


    exit(EXIT_SUCCESS);
}