記一次傳遞檔案控制代碼引發的血案
apue 上講 Solaris 系統是可以在程序間通過 STREAMS 管道傳遞檔案控制代碼的。
書上講道：“在技術上，傳送程序實際上向接收程序傳送一個指向一開啟檔案表項的指標，該指標被分配存放在接收程序的第一個可用描述符項中。”
個人非常感興趣，就寫下了下面的兩個程式來驗證 STREAMS 管道是否支援傳送接收檔案描述符，且傳送方與接收方的描述符是否可能不相同。
spipe_server.c
1 #define MAXLINE 128
2
3 int get_temp_fd ()
4 {
5 char fname[128] = "/tmp/outXXXXXX";
6 int fd = mkstemp (fname);
7 printf ("create temp file %s with fd %d\n", fname, fd);
8 return fd;
9 }
10
11 int main (int argc, char *argv[])
12 {
13 if (argc < 2) {
14 printf ("usage: spipe_server <spipe_client>\n");
15 return 0;
16 }
17
18 int n;
19 int fd[2], fd_to_send, fd_to_recv;
20 if (pipe (fd) < 0) {
21 printf ("pipe error\n");
22 return 0;
23 }
24 printf ("create pipe %d.%d\n", fd[0], fd[1]);
25
26 char line[MAXLINE];
27 pid_t pid = fork ();
28 if (pid < 0) {
29 printf ("fork error\n");
30 return 0;
31 }
32 else if (pid > 0)
33 {
34 close (fd[1]);
35 while (fgets (line, MAXLINE, stdin) != NULL) {
36 n = strlen (line);
37 // create temp file and write requet into it !
38 fd_to_send = get_temp_fd ();
39 if (fd_to_send < 0) {
40 printf ("get temp fd failed\n");
41 return 0;
42 }
43
44 if (write (fd_to_send, line, n) != n){
45 printf ("write error to file\n");
46 return 0;
47 }
48
49 if (ioctl (fd[0], I_SENDFD, fd_to_send) < 0) {
50 printf ("send fd to peer failed, error %d\n", errno);
51 return -1;
52 }
53 else
54 printf ("send fd %d to peer\n", fd_to_send);
55
56 // after send, fd_to_send is close automatically
57 struct strrecvfd recvfd;
58 if (ioctl (fd[0], I_RECVFD, &recvfd) < 0) {
59 printf ("recv fd from peer failed, error %d\n", errno);
60 return -1;
61 }
62 else
63 {
64 fd_to_recv = recvfd.fd;
65 printf ("recv fd %d from peer\n", fd_to_recv);
66 }
67
68 // read response by receving the new fd!
69 if ((n = read (fd_to_recv, line, MAXLINE)) < 0) {
70 printf ("read error from file\n");
71 return 0;
72 }
73
74 close (fd_to_recv);
75 if (n == 0) {
76 printf ("child closed pipe\n");
77 break;
78 }
79
80 line[n] = 0;
81 if (fputs (line, stdout) == EOF) {
82 printf ("fputs error\n");
83 return 0;
84 }
85 }
86
87 if (ferror (stdin)) {
88 printf ("fputs error\n");
89 return 0;
90 }
91
92 return 0;
93 }
94 else {
95 close (fd[0]);
96 if (fd[1] != STDIN_FILENO) {
97 if (dup2 (fd[1], STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO) {
98 printf ("dup2 error to stdin\n");
99 return 0;
100 }
101 //close (fd[0]);
102 }
103
104 if (fd[1] != STDOUT_FILENO) {
105 if (dup2 (fd[1], STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO) {
106 printf ("dup2 error to stdout\n");
107 return 0;
108 }
109 close (fd[1]);
110 }
111
112 if (execl (argv[1], argv[1], (char *)0) < 0) {
113 printf ("execl error\n");
114 return 0;
115 }
116 }
117
118 return 0;
119 }server端開啟一個 STREAMS 管道（通過pipe），此管道將作為傳遞檔案描述符的通道。
它關閉管道的另一端，然後在fork出的子程序中將另一端重定向到子程序的標準輸入、輸出。
之後不斷從console讀入使用者輸入的兩個整數，建立一個臨時檔案（get_temp_fd)並將使用者輸入寫入檔案，
之後通過管道將此臨時檔案傳遞給子程序，然後在管道上等待子程序返回的另一個臨時檔案控制代碼，
該控制代碼中包含了兩數相加的結果，將其讀出並展示給console使用者。
spipe_client.c
1 #define MAXLINE 128
2
3 int get_temp_fd ()
4 {
5 char fname[128] = "/tmp/inXXXXXX";
6 int fd = mkstemp (fname);
7 fprintf (stderr, "create temp file %s with fd %d\n", fname, fd);
8 return fd;
9 }
10
11 int main (void)
12 {
13 int ret, fdin, fdout, n, int1, int2;
14 char line[MAXLINE];
15
16 struct strrecvfd recvfd;
17 if (ioctl (STDIN_FILENO, I_RECVFD, &recvfd) < 0) {
18 fprintf (stderr, "recv fd from peer failed, error %d\n", errno);
19 return -1;
20 }
21
22 fdin = recvfd.fd;
23 fprintf (stderr, "recv fd %d, position %u\n", fdin, tell(fdin));
24 fdout = get_temp_fd ();
25 if (fdout < 0) {
26 fprintf (stderr, "get temp fd failed\n");
27 return -1;
28 }
29
30 n = read (fdin, line, MAXLINE);
31 if (n > 0) {
32 line[n] = 0;
33 fprintf (stderr, "source: %s\n", line);
34 if (sscanf (line, "%d%d", &int1, &int2) == 2) {
35 sprintf (line, "%d\n", int1 + int2);
36 n = strlen (line);
37 if (write (fdout, line, n) != n) {
38 fprintf (stderr, "write error\n");
39 return 0;
40 }
41 }
42 else {
43 if (write (fdout, "invalid args\n", 13) != 13) {
44 fprintf (stderr, "write msg error\n");
45 return 0;
46 }
47 }
48
49 if (lseek (fdout, 0, SEEK_SET) < 0)
50 fprintf (stderr, "seek to begin failed\n");
51 else
52 fprintf (stderr, "seek to head\n");
53
54 if (ioctl (STDOUT_FILENO, I_SENDFD, fdout) < 0) {
55 fprintf (stderr, "send fd to peer failed, error %d\n", errno);
56 return -1;
57 }
58
59 // fdout will be automatically closed by send_fd
60 fprintf (stderr, "send fd %d\n", fdout);
61 }
62
63 close (fdin);
64 return 0;
client 作為子程序因為已經被父程序重定向了標準輸入、標準輸出，就簡單多了，
從標準輸入接收一個檔案描述符作為輸入，讀取內容並解析後計算相加結果，
再取另一個臨時檔案（get_temp_fd）用來儲存結果，並將該檔案描述符回傳給父程序。
簡單的修改了下 Makefile 檔案、編譯、執行，結果卻不是很理想：
-bash-3.2$ ./spipe_server ./spipe_client create pipe 3.4 2 5 create temp file /tmp/outo3a4Il with fd 4 send fd 4 to peer recv fd 3 create temp file /tmp/ino3aaJl with fd 4 recv fd from peer failed, error 2
可以看到 server 到 client 的檔案控制代碼傳遞成功了，在 server 端控制代碼號為 4，傳遞到 client 端後變為 3.
但是在 server 端等待接收檔案控制代碼時卻發生了錯誤，這是怎麼回事?
查了一下錯誤碼 2，為ENOENT，沒有對應的檔案或目錄。
這就奇怪了，讀取管道返回這個錯誤的唯一原因只能是管道被關閉，難道子程序已經不在了麼？
為此，在 client 最後新增一句日誌輸出：
if (n > 0)
....
else
fprintf (stderr, "no more data\n");
再執行 demo，果然發現多了一句：
no more data
看來確實是因為子程序退出導致管道關閉了。
那為什麼子程序什麼資料也沒有從臨時檔案控制代碼中讀到呢?
一開始懷疑是資料寫入後，沒有 flush 到磁碟，從而導致另一端沒有讀到，於是在寫入資料之後、傳送控制代碼之前，加了以下程式碼：
if (fsync (fd_to_send) < 0)
printf ("sync file failed\n");
else
printf ("sync data to file\n");
再執行 demo，果然發現多了一句：
sync data to file
資料同步成功了。但是結果還是一樣，沒有改善。
走到這邊真的是有點想不通了，琢磨了一宿，晚上突然想到會不會是檔案偏移沒有歸位導致的。
第二天回來，立馬在接收端列印了一下檔案偏移 (offset)：
fprintf (stderr, "recv fd %d, position %u\n", fdin, tell(fdin));
再執行 demo，輸出的偏移果然有問題！
recv fd 3, position 4
這下原因清楚了，原來是接收程序與傳送程序共享了檔案控制代碼的偏移，導致再讀取的過程中直接讀到了檔案尾。
修改程式碼，在傳送檔案控制代碼之前重置檔案偏移：
if (lseek (fd_to_send, 0, SEEK_SET) < 0)
printf ("seek to begin failed\n");
else
printf ("seek to head\n");
同理，在 client 端做相同的修改。編譯、執行，這下好了：
-bash-3.2$ ./spipe_server ./spipe_client create pipe 3.4 2 8 create temp file /tmp/outGGaiLl with fd 4 seek to head send fd 4 to peer recv fd 3, position 0 create temp file /tmp/inHGaqLl with fd 4 source: 2 8 seek to head send fd 4 recv fd 5 from peer, position 0 10
可以正確的得到計算結果。
從寫這個小 demo 的過程中，我理解到書本知識到可執行的程式碼之間，還是有很多細節需要處理的，
有時看書就感覺自己會了，但到了實踐就可能會遇到這樣那樣的問題（這些問題甚至和你要測試的東西無關），
動手解決問題的過程其實也加深了對書本知識的瞭解，正所謂：”紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行“，
以此小文與各位共