在 Linux 上实现 posix_spawn

Question

我很想知道是否可以在 Linux 中使用 vfork+exec 的组合来实现 posix_spawn。以一种非常简化的方式（省略大多数可选参数），这可能看起来或多或少像这样：

int my_posix_spawn(pid_t *ppid, char **argv, char **env)
{
    pid_t pid;

    pid = vfork();
    if (pid == -1)
        return errno;

    if (pid == 0)
    {
        /* Child */
        execve(argv[0], argv, env);

        /* If we got here, execve failed. How to communicate this to
         * the parent? */
        _exit(-1);
    }

    /* Parent */
    if (ppid != NULL)
        *ppid = pid;

    return 0;
}

但是我想知道如何处理vfork 成功（因此创建子进程）但exec 调用失败的情况。似乎没有办法将此传达给父级，它只会看到它显然可以成功创建一个子进程（因为它会返回一个有效的 pid）

有什么想法吗？

Answer 1

正如其他人在 cmets 中指出的那样，posix_spawn 被允许创建一个子进程，该子进程由于执行失败或其他分叉后失败而立即死亡；调用应用程序需要为此做好准备。但当然最好不要这样做。

an answer I wrote 中描述了将 exec 故障传达给父级的一般过程：What can cause exec to fail? What happens next?。

然而，不幸的是，在vfork 之后，您需要执行的一些操作是不合法的，因为它具有讨厌的两次返回语义。我过去在an article on ewontfix.com 中讨论过这个话题。制作posix_spawn 以避免复制VM 的解决方案似乎是使用clone 和CLONE_VM（可能还有CLONE_VFORK）来获得一个共享内存但不在同一个堆栈上运行的新进程。但是，这仍然需要非常小心，以避免对可能修改父级使用的内存的 libc 函数进行任何调用。我目前的实现在这里：

http://git.musl-libc.org/cgit/musl/tree/src/process/posix_spawn.c?id=v1.1.4

如您所见，它相当复杂。阅读 git 历史可能会了解一些已做出的设计决策。

Answer 2

我认为当前的系统调用集没有什么好的方法可以做到这一点。您已经正确地发现了最大的问题——在vfork 之后没有任何可靠的方法来报告故障。其他问题包括设置子状态时的竞争条件，以及 Linux 对获取 closefrom 缺乏兴趣。

几年前，我草拟了一个新的系统级 API 来解决这个问题：关键添加是一个系统调用，我称之为 egg()，它创建一个进程而不给它一个地址空间，并且不继承任何状态从父母。显然，一个egg进程不能执行代码；但是您可以（使用一大堆新的系统调用）设置其所有内核端状态，然后（使用另一个系统调用hatch()）将可执行文件加载到其中并设置它。至关重要的是，所有新系统调用都会在 parent 中报告失败。例如，有一个dup_into(pid, to_fd, from_fd) 调用将父文件描述符from_fd 复制到蛋状态进程pid 的文件描述符to_fd；如果失败，则父级获取失败代码。

我从来没有时间将所有这些内容充实到一个连贯的 API 规范中并对其进行编码（而且我也不是内核黑客），但我仍然认为这个概念是有道理的，我很乐意与之合作有人来完成它。