在Linux中创建新线程是否会复制文件描述符和套接字描述符？

Question

大家都知道典型的进程模型，即在套接字上监听连接并为每个新连接派生一个新进程来处理。通常的做法是父进程立即调用 close 关闭新创建的套接字，减少句柄计数器，以便只有子进程有新套接字的句柄。

我读到过在Linux中进程和线程之间唯一的区别是线程共享同一块内存。在这种情况下，我假设为了处理新连接而生成一个新线程也会复制文件描述符，并且还需要"父"线程关闭它自己的套接字副本吗？

- Robert S. Barnes

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“我读过在Linux中进程和线程之间唯一的区别是线程共享相同的内存。” 实际上，进程和线程之间还有很多其他的区别。例如，进程可以包含多个线程。 - David Schwartz

Answer 1

不会。线程共享同一块内存，因此它们共享相同的变量。如果您在父线程中关闭套接字，则子线程中也将关闭该套接字。

编辑:

• man fork：子进程继承父进程的打开文件描述符的副本。

• man pthreads：线程共享其他范围属性（即这些属性是进程范围而不是每个线程）：[...]打开的文件描述符

还有一些代码：

#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;

#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

// global variable
int fd = -1;

void * threadProc(void * param) {
    cout << "thread: begin" << endl;
    sleep(2);
    int rc = close(fd);
    if (rc == -1) {
        int errsv = errno;
        cout << "thread: close() failed: " << strerror(errsv) << endl;
    }
    else {
        cout << "thread: file is closed" << endl;
    }
    cout << "thread: end" << endl;
}

int main() {
    int rc = open("/etc/passwd", O_RDONLY);
    fd = rc;

    pthread_t threadId;
    rc = pthread_create(&threadId, NULL, &threadProc, NULL);

    sleep(1);

    rc = close(fd);
    if (rc == -1) {
        int errsv = errno;
        cout << "main: close() failed: " << strerror(errsv) << endl;
        return 0;
    }
    else {
        cout << "main: file is closed" << endl;
    }

    sleep(2);
}

输出结果为：

thread: begin
main: file is closed
thread: close() failed: Bad file descriptor
thread: end

- danadam

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我在工作的地方没有它，但是我回家后可以查一下我的Stevens' UNPv2副本。 - Harper Shelby

@Shelby - 谢谢，我有一本UNP的副本，但只读了大约三分之一。 - Robert S. Barnes

Answer 2

从原理上讲，Linux的clone()函数不仅可以实现新进程（与fork()类似），也可以实现介于进程和线程之间的任何操作。

但实际上，它只被用来实现其中一种。使用pthread_create创建的线程会与进程中所有其他线程共享文件描述符（而不仅仅是父线程）。这是不可谈判的。

共享文件描述符和拥有副本是不同的。如果你拥有一个副本（例如fork()），则在文件句柄消失之前必须关闭所有副本。如果你在线程中共享FD，则一旦有一个线程关闭它，它就会消失。

- MarkR

Answer 3

在Linux中，线程是通过使用CLONE_FILES标志的clone 系统调用来实现的：

如果设置了CLONE_FILES，则调用进程和子进程共享相同的文件描述符表。由调用进程或子进程创建的任何文件描述符也在另一个进程中有效。类似地，如果其中一个进程关闭文件描述符或更改其关联标志（使用fcntl（2）F_SETFD操作），则另一个进程也会受到影响。

此外，还要查看glibc源代码以了解它在createthread.c中的使用细节：

  int clone_flags = (CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGNAL
             | CLONE_SETTLS | CLONE_PARENT_SETTID
             | CLONE_CHILD_CLEARTID | CLONE_SYSVSEM
#if __ASSUME_NO_CLONE_DETACHED == 0
             | CLONE_DETACHED
#endif
             | 0);

- cmeerw