跨進程共享文件描述符

Question

我想爲多個獨立進程設置共享內存環境。在我想分享的數據結構中，還有每個進程的連接fds。

我想知道我們是否有辦法共享這些fds？或者使用全球的fds或類似的東西？

在此先感謝。

Answer 1

有兩種方法可以在Unix主機上共享文件描述符。一種是讓子進程在fork之間繼承它們。

另一個是通過一個Unix域套接字發送文件描述符sendmsg;看到這個例子程序，功能send_connection。請注意，文件描述符在接收過程中可能有不同的編號，因此您可能需要執行一些dup2魔術才能使它們在共享內存中正確顯示。

如果不這樣做，共享內存區域中的文件描述符將只是整數。

Answer 2

最近，我不得不解決類似於OP所描述的問題。爲此，我提出了一個專門的系統調用（我可能會添加一個非常簡單的系統調用），將文件描述符直接發送到合作進程地址，並依靠Posix.1b信號隊列作爲傳送介質（作爲附加的好處，例如方法本質上不受「fd遞歸」攻擊的影響，這種攻擊在一定程度上困擾着所有基於VFS的機制）。

這裏的建議補丁：

http://permalink.gmane.org/gmane.linux.kernel/1843084

（目前，該補丁僅增加了86/x86_64體系新的系統調用，但佈線它到其他架構是平凡的，沒有平臺的依賴特性利用）。

操作理論如下。發送者和接收者都需要同意一個或多個信號號用於描述符傳遞。那些必須是Posix.1b信號，它保證可靠的交付，因此SIGRTMIN抵消。此外，較小的信號數字具有較高的傳送優先級，如果需要優先級管理：

int signo_to_use = SIGRTMIN + my_sig_off; 

然後，發起過程調用系統調用：

int err = sendfd(peer_pid, signo_to_use, fd_to_send); 

就是這樣，沒有別的是發件人的必要側。顯然，如果始發進程有權發送目標進程的信號並且目標進程沒有阻止/忽略信號，則sendfd()只會成功。

還必須注意的是，sendfd()永遠不會阻止;如果目標進程的信號隊列已滿，它將立即返回。在一個設計良好的應用程序中，這將表明目標進程有麻煩，或者有太多的工作要做，所以新工作人員將被派生/工作項目被拋棄。進程信號隊列的大小可以使用rlimit()來配置，與可用文件描述符的數量相同。

接收過程可能會安全地忽略信號（在這種情況下，什麼都不會發生，並且在內核側幾乎不會發生任何開銷）。然而，如果接收過程中希望得到交付的文件描述符，所有它必須要爲使用sigtimedwait()/sigwaitinfo()或更靈活signalfd()收集信號信息：

/* First, the receiver needs to specify what it is waiting for: */ 
sigset_t sig_mask; 
sigemptyset(&sig_mask); 
sigaddset(&sig_mask, signo_to_use); 

siginfo_t sig_info; 
/* Then all it needs is to wait for the event: */ 
sigwaitinfo(&sig_mask, sig_info); 

的sigwaitinfo()成功返回後，sig_info.si_int將包含新的文件描述符，指向與始發進程發送的文件描述符相同的IO對象。 sig_info.si_pid將包含始發進程的PID，並且sig_info.si_uid將包含始發進程的UID。如果sig_info.si_int小於零（代表無效的文件描述符），則sig_info.si_errno將包含errno以表示在fd複製過程中遇到的實際錯誤。