Life is very short

FreeBSDの posix_spawnの実装

freebsd | 00:23

http://blog.kazuhooku.com/2015/05/how-to-properly-spawn-external-command.html

を見て, 再現コードを FreeBSDで実行してみたとき, 期待される挙動になったので FreeBSDでの実装を確認してみました.

コード

FreeBSD r282608のソースコードを対象にしています.

posix_spawnは lib/libc/gen/posix_spawn.cで定義される.

int
posix_spawn(pid_t *pid, const char *path,
    const posix_spawn_file_actions_t *fa,
    const posix_spawnattr_t *sa,
    char * const argv[], char * const envp[])
{
        return do_posix_spawn(pid, path, fa, sa, argv, envp, 0);
}

do_posix_spawn関数を呼び出すだけ.

static int
do_posix_spawn(pid_t *pid, const char *path,
    const posix_spawn_file_actions_t *fa,
    const posix_spawnattr_t *sa,
    char * const argv[], char * const envp[], int use_env_path)
{
        pid_t p;
        volatile int error = 0;

        p = vfork();
        switch (p) {
        case -1:
                return (errno);
        case 0:
                if (sa != NULL) {
                        error = process_spawnattr(*sa);
                        if (error)
                                _exit(127);
                }
                if (fa != NULL) {
                        error = process_file_actions(*fa);
                        if (error)
                                _exit(127);
                }
                if (use_env_path)
                        _execvpe(path, argv, envp != NULL ? envp : environ);
                else
                        _execve(path, argv, envp != NULL ? envp : environ);
                error = errno;
                _exit(127);
        default:
                if (error != 0)
                        _waitpid(p, NULL, WNOHANG);
                else if (pid != NULL)
                        *pid = p;
                return (error);
        }
}

初めに vforkを呼び出しています. vforkは forkと違いメモリ空間がコピーされない,

かつ親プロセスは子プロセスが execするか exitするまで待つという性質があります.

このため子プロセスが先に動作し, _execveが呼ばれます(posix_spawnpの場合は _execvpe).

このとき実在しないコマンドが指定されている等で execが失敗したとき, error変数に

errnoを書き込み _exitします.

execが成功 or execが失敗+exitの後, 親プロセスが動き出します. switchの defaultの

部分が実行され, はじめに errorがチェックされます. 前述の通り vforkではメモリ空間が

コピーされないので, 親プロセスから子プロセスでの変更が確認できます. (vforkでなく,

forkを使う場合, h2oの実装のように pipe等を使う必要があります)

で, errorが発生していれば waitpidをして, errorを返します. このような実装になって

いるので, 子プロセスで execが失敗した場合エラーを返すことができるということになります.

(字面だけ見ると, default節の ifが真になることはないので, コンパイラに削除される可能性が

ある. そうならないように volatileがつけられている. コンパイラは fork/vforkの挙動など

知らない)

glibcでの実装

sysdeps/posix/spawni.cの __spawni関数です. 親プロセスが戻るところだけ示します.

  /* Generate the new process.  */
  if ((flags & POSIX_SPAWN_USEVFORK) != 0
      /* If no major work is done, allow using vfork.  Note that we
         might perform the path searching.  But this would be done by
         a call to execvp(), too, and such a call must be OK according
         to POSIX.  */
      || ((flags & (POSIX_SPAWN_SETSIGMASK | POSIX_SPAWN_SETSIGDEF
                    | POSIX_SPAWN_SETSCHEDPARAM | POSIX_SPAWN_SETSCHEDULER
                    | POSIX_SPAWN_SETPGROUP | POSIX_SPAWN_RESETIDS)) == 0
          && file_actions == NULL))
    new_pid = __vfork ();
  else
    new_pid = __fork ();

  if (new_pid != 0)
    {
      if (new_pid < 0)
        return errno;

      /* The call was successful.  Store the PID if necessary.  */
      if (pid != NULL)
        *pid = new_pid;

      return 0;
    }

vfork/forkが失敗した場合は errnoを返しますが, それ以外は 0を返しています.

なので子プロセスが execに失敗した場合でも 0(成功)が返っていたわけです.

vfork

vforkを使っている理由はわかりませんが, マルチスレッド下で呼ばれる可能性がある場合を

考慮しているためと思われます(すぐに execすることが確定しているのでパフォーマンスを

考えてのことかもしれませんが...)

マルチスレッド + forkの問題についてはこちらを参照してください

• UNIX上でのC++ソフトウェア設計の定石 (3) - memologue

ツイートする