我可以在没有 fork 的情况下执行 shell 或系统调用吗？答案

【问题标题】：Can I execute a shell or system call without a fork?我可以在没有 fork 的情况下执行 shell 或系统调用吗？
【发布时间】：2016-02-22 22:23:02
【问题描述】：

我有一个 TCP 服务器应用程序，它有时需要重新配置绑定的端口，方法是关闭它们，然后再打开它们。

应用程序还需要执行与它通信的外部二进制文件。目前这是使用 popen() 调用完成的。外部二进制运行时间可以跨越需要重新配置网络端口的时间段。

问题是，当主应用程序关闭一个端口时，它会被 popen 创建的用于运行二进制文件的“分叉”进程占用。

这是有道理的（已在 What happens when a tcp server binds and forks before doing an accept ? Which process would handle the client requests? 讨论过），但不可取，因为主应用程序随后无法重新打开端口。

这是可以使用 popen(3) 中的 FD_CLOEXEC O_CLOEXEC 的地方吗？应用程序需要 popen(3) 提供的管道作为执行二进制文件的标准输入，当 CLOEXEC 关闭其他文件句柄时该文件句柄保持打开状态。

有没有更好的方法来运行二进制文件，这不会导致分叉的进程保留一个关闭的端口？

How to fork process without inheriting handles? 上还有另一个可能相关的问题

【问题讨论】：

什么是外部二进制文件，它在做什么？

标签： c linux multithreading tcp fork

【解决方案1】：

不，如果没有fork(2) 后跟一些execve(2) 代码（这是popen、posix_spawn 和system 正在做的事情），您将无法启动另一个程序并从中返回。你最好避免使用popen 或system 并自己明确编码pipe+fork+execve（因为你知道应该使用哪些文件描述符保留到close(2)，一般在子进程中fork之后和execve之前...），见this。

^{(每个进程和程序，除了/sbin/init和一些热插拔的东西，都是以fork + execve开始的；你的shell一直在使用fork + @ 987654356@ 对于大多数命令，除了像 cd 这样的内置命令）}

fork(2) 调用可以由clone(2) 实现。

阅读一些好书，如高级 Linux 编程 书，可在线免费获得 here。另见syscalls(2)。使用（至少用于调试和理解事物）strace(1) 和您的调试器 (gdb)。研究free software libc（GNU libc或musl-libc）中popen和system的源代码，以及你的shell的源代码。

您可以几乎通过mmap(2)（和相关的munmap）调用的棘手序列来模仿execve(2)，但不是完全（特别是wrt close-在执行等...）。您可能还需要调用过时的setcontext(3)（或编写等效的汇编代码）。

您可能会考虑与执行fork 和execve 的专门的类似shell 的类似服务器的程序进行通信（例如，请参阅我的execicar.c 和灵感）。也许你会发现daemon(3) 很有用。

更好的选择可能是在您的应用程序中嵌入一些解释器（如lua 或guile）和/或嵌入dlopen(3) 一些plugin。缺点是错误（在解释脚本或插件中）会影响您的整个服务器。

【讨论】：

谢谢，但是是否可以以其他方式执行二进制文件，或者至少在父进程关闭时阻止分叉进程接管网络端口？
自己编码pipe+fork+execve，并适当地拨打close
我从来没有深入思考过它，但对我来说，无法“从磁盘”启动可执行文件似乎违反直觉（因为这就是例如在 shell 中发出命令的外观）。当然，一个新进程可能必须从某个地方获取环境和其他设置，并且有父进程会很方便（强制？）。但是，所有这些都可以通过复制信息轻松完成。现代 MS Windows 是否遵循相同的“执行即分叉”范式？
我不了解 Windows，但是创建进程（使用 fork）和启动可执行文件（使用 execve）之间的分离是 Unix 和 Posix 的中心思想，它是非常好的主意（因为你可以在两者之间编写一些东西！）
@PeterA.Schneider，Windows 是不同的。它根本没有任何关于 fork() 的想法。 Nix 都是 fork，Win 不是 fork - 相反他们有 CreateProcessEx。我非常喜欢 fork。

【解决方案2】：

您绝对可以使用 close-on-exec 标志来避免新启动的进程继承打开的文件或套接字（我知道没有其他方法）。如果您使用open(2) 打开一个文件，您可以通过将O_CLOEXEC 添加到文件创建标志来设置该标志。如果文件已经打开，您可以使用fcntl() 设置它（如果您使用fopen(3) 打开文件，您可以通过fileno(3) 获取所需的文件描述符）。对于套接字，您还可以通过设置SOCK_CLOEXEC 在使用socket(2) 打开它时设置标志。设置此标志的文件不会被您的程序生成的进程继承，无论是直接通过fork + exec 还是该组合的任何其他“伪装”，例如system(3) 或popen(3)。

【讨论】：