使用socketpair的双向通信:挂起读出子进程的输出

Question

我尝试使用套接字对让父进程向执行不同程序(例如grep)的子进程提供输入，然后读取结果输出。程序挂起在while循环中，该循环读取子程序执行的程序的输出。子进程将stdin和stdout欺骗到套接字对的一端，而父进程和子进程都关闭了套接字对中未使用的一端。

有趣的是，如果孩子执行了我编写的程序(好的，我从Unix环境中的史蒂文斯高级编程中抄袭了它)，一切都会按预期运行。但是，如果子进程执行grep (或其他标准程序)，父进程在尝试读取输出时总是挂起。我不知道是输入没有到达grep，还是grep无法确定输入的结束，或者输出不知何故丢失了。

代码如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <cstdio>
#include <cerrno>
#include <iostream>
using namespace std;

void 
sigpipe_handler(int sig, siginfo_t *siginfo, void * context) {
  cout << "caught SIGPIPE\n";
  pid_t pid;

  if (errno == EPIPE) {
    throw "SIGPIPE caught";
  }
}

int main(int argc, char** argv) {

  struct sigaction sa;
  memset(&sa, '\0', sizeof(struct sigaction));
  sa.sa_sigaction = sigpipe_handler;
  sa.sa_flags = SA_SIGINFO | SA_RESTART;
  sigaction(SIGPIPE, &sa, NULL);

  int sp[2];
  socketpair(PF_UNIX, SOCK_STREAM, AF_UNIX, sp);

  pid_t childPid = fork();

  if (childPid == 0) {
    close(sp[0]);
    if (dup2(sp[1], STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO) throw "dup2 error to stdin";
    if (dup2(sp[1], STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO) throw "dup2 error to stdout";

    execl("/bin/grep", "grep", "-n", "namespace", (char*)NULL);
  } else {
    close(sp[1]);
    char line[80];
    int n;
    try {
      while (fgets(line, 80, stdin) != NULL) {
 n = strlen(line);
 if (write(sp[0], line, n) != n) {
   throw "write error to pipe";
 }

 if ((n=read(sp[0], line, 80)) < 0) {  // hangs here
   throw "read error from pipe";
 }
 if (n ==0) {
   throw "child closed pipe";
   break;
 }
 line[n] = 0;
 if (fputs(line, stdout) == EOF) {
   throw "puts error";
 }
 if (ferror(stdin)) {
   throw "fgets error on stdin";
 }
 exit(0);
      }
    } catch (const char* e) {
      cout << e << endl;
    }

    int status;
    waitpid(childPid, &status, 0);
  }
}

Answer 1

您的代码挂起，因为grep的输出可能少于80个字节，并且您正在sp上发出阻塞读取。这样做的正确方法是将两个套接字都标记为非阻塞，并在它们上选择()。

在等待()之前，您还忘记了关闭(Sp)，这将使您的子进程等待输入。

Answer 2

您无法使用UNIX管道或套接字对子进程实现无死锁的双向通信，因为您无法控制子进程中的缓冲。

碰巧的是，无论cat的标准输出是tty、管道还是套接字，都可以信任它读取一行并立即打印出来。对于grep (以及实际上使用stdio的大多数程序)，情况并非如此，它将缓冲进程内输出(在stdio缓冲区中)，并延迟write()调用，直到缓冲区已满或stdio流关闭(通常是因为grep在看到EOF on input后即将退出)。

您可以使用伪tty来欺骗面向行的程序(包括grep)，使其不缓冲；看看libexpect(3)。但在一般情况下，您必须为每条消息重新运行不同的子进程，这允许使用EOF来表示每条消息的结尾，并导致刷新命令(或命令管道)中的任何缓冲区。

在perlipc手册页中可以看到关于这个问题的更多信息(它适用于Perl语言中的双向管道，但是缓冲方面的考虑无论主程序使用哪种语言都适用)。

Answer 3

它在cat上运行良好，所以问题出在grep上。grep输出在连接到其他设备而不是终端时可能表现不同。或者由于某种原因，它没有检测到模式。