面试题：C语言中Linux prefork模型如何初始化子进程

Question

请描述在Linux环境下，使用C语言实现prefork模型时，初始化子进程的关键步骤和涉及的主要函数。并举例说明如何对子进程进行简单的资源分配和初始化设置。

Answer 1

初始化子进程的关键步骤及主要函数

1. 创建子进程：
   • 使用fork()函数。fork()函数会创建一个与父进程几乎完全相同的子进程，父进程和子进程会从fork()函数调用处开始执行不同的代码分支，父进程中fork()返回子进程的进程ID，子进程中fork()返回0。
   • 示例代码：

   pid_t pid = fork();
   if (pid < 0) {
       perror("fork error");
       exit(EXIT_FAILURE);
   } else if (pid == 0) {
       // 子进程代码
   } else {
       // 父进程代码
   }
   

2. 子进程资源分配与初始化设置：
   • 关闭不必要的文件描述符：父进程中打开的一些文件描述符对于子进程可能不需要，例如监听套接字（如果子进程不负责监听）。可以使用close()函数关闭，close(int fd)，其中fd是要关闭的文件描述符。
   • 设置进程属性：
     • 更改工作目录：使用chdir(const char *path)函数，例如将子进程工作目录更改为/tmp，chdir("/tmp");。
     • 更改文件权限掩码：使用umask(mode_t mask)函数，例如设置文件权限掩码为0022，umask(0022);，这样新创建的文件默认权限会受到掩码影响。

示例：子进程进行简单的资源分配和初始化设置

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0) {
        perror("fork error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        // 关闭标准输入，因为子进程可能不需要从终端读取
        close(STDIN_FILENO);
        // 更改工作目录
        if (chdir("/tmp") == -1) {
            perror("chdir error");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        // 设置文件权限掩码
        umask(0022);
        // 创建一个新文件
        int fd = open("child_file.txt", O_CREAT | O_WRONLY, 0644);
        if (fd == -1) {
            perror("open error");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        const char *msg = "This is from child process\n";
        write(fd, msg, strlen(msg));
        close(fd);
        printf("Child process is running, pid: %d\n", getpid());
    } else {
        // 父进程
        printf("Parent process, child pid: %d\n", pid);
    }
    return 0;
}

在这个示例中，子进程关闭了标准输入，更改了工作目录到/tmp，设置了文件权限掩码，然后在新的工作目录下创建了一个文件并写入内容。