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使用system()函数一定要谨慎－2

2024-10-19 19:40:39   212人阅读

 

 
今天，一个运行了近一年的程序突然挂掉了，问题定位到是system()函数出的问题，关于该函数的简单使用在我上篇文章做过介绍： http://my.oschina.net/renhc/blog/53580
 

先看一下问题

简单封装了一下system()函数：

 
1int pox_system(const char *cmd_line)
2{
3    return system(cmd_line);
4}

 

 
函数调用：
1int ret = 0;
2ret = pox_system("gzip -c /var/opt/I00005.xml > /var/opt/I00005.z");
3if(0 != ret)
4{
5    Log("zip file failed\n");
6}

 

问题现象：每次执行到此处，都会zip failed。而单独把该命令拿出来在shell里执行却总是对的，事实上该段代码已运行了很长时间，从没出过问题。
 

糟糕的日志

分析log时，我们只能看到“zip file failed”这个我们自定义的信息，至于为什么fail，毫无线索。

那好，我们先试着找出更多的线索：
1int ret = 0;
2ret = pox_system("gzip -c /var/opt/I00005.xml > /var/opt/I00005.z");
3if(0 != ret)
4{
5    Log("zip file failed: %s\n", strerror(errno)); //尝试打印出系统错误信息
6}

 

我们增加了log，通过system()函数设置的errno，我们得到一个非常有用的线索：system()函数失败是由于“ No child processes”。继续找Root Cause。
 

谁动了errno

我们通过上面的线索，知道system()函数设置了errno为ECHILD，然而从system()函数的man手册里我们找不到任何有关EHILD的信息。我们知道system()函数执行过程为：fork()->exec()->waitpid()。很显然waitpid()有重大嫌疑，我们去查一下man手册，看该函数有没有可能设置ECHILD：

ECHILD
(for waitpid() or waitid()) The process specified by pid (waitpid()) or idtype and id (waitid()) does not exist or is not a child of the calling process. (This can happen for one‘s own child if the action for SIGCHLD is set to SIG_IGN. See also the Linux Notes section about threads.)
果然有料，如果SIGCHLD信号行为被设置为SIG_IGN时，waitpid()函数有可能因为找不到子进程而报ECHILD错误。似乎我们找到了问题的解决方案：在调用system()函数前重新设置SIGCHLD信号为缺省值，即signal(SIGCHLD, SIG_DFL)。我们很兴奋，暂时顾不上看Linux Notes部分，直接加上代码测试！乖乖，问题解决了！
 

如此处理问题是你的风格吗

正当我们急于check in 代码时，一个疑问出现了：“这个错误为什么以前没发生”？是啊，运行良好的程序怎么突然就挂了呢？首先我们代码没有改动，那么肯定是外部因素了。一想到外部因素，我们开始抱怨：“肯定是其他组的程序影响我们了！”但抱怨这是没用的，如果你这么认为，那么请拿出证据！但静下来分析一下不难发现，这不可能是其他程序的影响，其他进程不可能影响我们进程对信号的处理方式。

system()函数之前没出错，是因为systeme()函数依赖了系统的一个特性，那就是内核初始化进程时对SIGCHLD信号的处理方式为SIG_DFL，这是什么什么意思呢？即内核发现进程的子进程终止后给进程发送一个SIGCHLD信号，进程收到该信号后采用SIG_DFL方式处理，那么SIG_DFL又是什么方式呢？SIG_DFL是一个宏，定义了一个信号处理函数指针，事实上该信号处理函数什么也没做。这个特性正是system()函数需要的，system()函数首先fork()一个子进程执行command命令，执行完后system()函数会使用waitpid()函数对子进程进行收尸。

通过上面的分析，我们可以清醒的得知，system()执行前，SIGCHLD信号的处理方式肯定变了，不再是SIG_DFL了，至于变成什么暂时不知道，事实上，我们也不需要知道，我们只需要记得使用system()函数前把SIGCHLD信号处理方式显式修改为SIG_DFL方式，同时记录原来的处理方式，使用完system()后再设为原来的处理方式。这样我们可以屏蔽因系统升级或信号处理方式改变带来的影响。

验证猜想 

我们公司采用的是持续集成+敏捷开发模式，每天都会由专门的team负责自动化case的测试，每次称为一个build，我们分析了本次build与上次build使用的系统版本，发现版本确实升级了。于是我们找到了相关team进行验证，我们把问题详细的描述了一下，很快对方给了反馈，下面是邮件回复原文：

 

LIBGEN 里新增加了SIGCHLD的处理。将其ignore。为了避免僵尸进程的产生。
看来我们的猜想没错！问题分析到这里，解决方法也清晰了，于是我们修改了我们的pox_system()函数：

 

 

01typedef void (*sighandler_t)(int);
02int pox_system(const char *cmd_line)
03{
04   int ret = 0;
05   sighandler_t old_handler;
06 
07   old_handler = signal(SIGCHLD, SIG_DFL);
08   ret = system(cmd_line);
09   signal(SIGCHLD, old_handler);
10 
11   return ret;
12}

 

我想这是调用system()比较完美的解决方案了，同时使用pox_system()函数封装带来了非常棒的易维护性，我们只需要修改此处一个函数，其他调用处都不需要改。

后来，查看了对方修改的代码，果然从代码上找到了答案：

 

1/* Ignore SIGCHLD to avoid zombie process */
2if (signal(SIGCHLD, SIG_IGN) == SIG_ERR) {
3    return -1;
4} else {
5    return 0;
6}

 

 

其他思考

我们公司的代码使用SVN进程管理的，到目前为止有很多branch，逐渐的，几乎每个branch都出现了上面的问题，于是我逐个在各个branchc上fix这个问题，几乎忙了一天，因为有的branch已被锁定，再想merge代码必须找相关负责人说明问题的严重性，还要在不同的环境上测试，我边做这些边想，系统这样升级合适吗？

首先，由于系统的升级导致我们的代码在测试时发现问题，这时再急忙去fix，造成了我们的被动，我想这是他们的一个失误。你做的升级必须要考虑到对其他team的影响吧？何况你做的是系统升级。升级前需要做个风险评估，对可能造成的影响通知大家，这样才职业嘛。

再者，据他们的说法，修改信号处理方式是为了避免僵尸进程，当然初衷是好的，但这样的升级影响了一些函数的使用方式，比如system()函数、wait()函数、waipid()、fork()函数，这些函数都与子进程有关，如果你希望使用wait()或waitpid()对子进程收尸，那么你必须使用上面介绍的方式：在调用前（事实上是fork()前）将SIGCHLD信号置为SIG_DFL处理方式，调用后（事实上wait()/waitpid()后）再将信号处理方式设置为从前的值。你的系统升级，强制大家完善代码，确实提高了代码质量，但是对于这种升级我不是很认同，试想一下，你见过多少fork()->waitpid()前后都设置SIGCHLD信号的代码？

使用system()函数的建议

上在给出了调用system()函数的比较安全的用法，但使用system()函数还是容易出错，错在哪？那就是system()函数的返回值，关于其返回值的介绍请见上篇文章。system()函数有时很方便，但不可滥用！

1、建议system()函数只用来执行shell命令，因为一般来讲，system()返回值不是0就说明出错了；

2、建议监控一下system()函数的执行完毕后的errno值，争取出错时给出更多有用信息；

3、建议考虑一下system()函数的替代函数popen()；其用法在我的另一篇文章有介绍。

使用system()函数一定要谨慎－2


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