面试题：网络编程之多进程编程：资源管理基础

Question

在多进程网络编程中，假设每个进程都需要访问一个共享的数据库连接资源，简述如何合理管理该资源以避免资源泄漏，并且说明在进程创建和销毁过程中，对该资源操作的要点。

Answer 1

1. 资源管理避免泄漏方法
   • 使用连接池：
     • 创建一个数据库连接池，在系统初始化阶段预先创建一定数量的数据库连接并放入池中。每个进程需要访问数据库时，从连接池中获取一个连接，使用完毕后再将其放回连接池。这样可以有效控制连接的数量，避免过多连接导致资源耗尽，同时也减少了频繁创建和销毁连接的开销。例如，在Python中可以使用DBUtils库来实现数据库连接池。
   • 信号量机制：
     • 使用信号量来控制同时访问数据库连接资源的进程数量。信号量的初始值设置为连接池的大小，每个进程在获取数据库连接前先获取信号量，获取成功则表示可以使用一个连接，使用完毕后释放信号量。这样可以防止过多进程同时竞争连接资源，避免资源混乱和泄漏。例如在C语言中可以使用POSIX信号量sem_t来实现。
2. 进程创建过程中对资源操作要点
   • 预分配资源：
     • 在进程创建前，确保连接池已经初始化完成，并且信号量等控制机制已经设置好初始状态。这样新创建的进程可以直接使用已经准备好的资源管理机制。
   • 继承属性：
     • 如果采用fork等方式创建进程，要注意连接资源相关的文件描述符等属性的继承问题。通常需要设置为子进程可以继承连接资源相关的文件描述符，以便子进程能够正常访问数据库连接。例如在fork前使用fcntl函数设置文件描述符的FD_CLOEXEC标志，避免在exec等操作时关闭连接相关的文件描述符。
3. 进程销毁过程中对资源操作要点
   • 归还资源：
     • 进程在销毁前，要确保将使用的数据库连接归还给连接池。这一步骤至关重要，否则连接会一直被占用，导致资源泄漏。同时，释放进程获取的信号量，以便其他进程可以获取使用。
   • 清理操作：
     • 检查进程是否有未完成的数据库事务，如果有则需要进行回滚操作，避免对数据库造成不一致状态。此外，对于一些进程特定的与数据库连接相关的临时资源（如缓存等），也要进行清理。