fork()创建父子进程后消息队列msgrcv永久阻塞问题排查

核心阻塞原因 #

• 父子进程的地址空间相互独立，子进程中执行的msg.mtype = 1赋值操作，仅会修改子进程地址空间内的msg变量副本，父进程地址空间中的msg结构体的mtype字段没有初始化，是随机的脏值。
• 父进程调用msgsnd(msgid2, &msg, sizeof(msg), 0)发送消息时，发出的消息的mtype不符合子进程msgrcv指定接收的1的要求，子进程匹配不到符合条件的消息，就会永久阻塞在打印3之前的msgrcv调用行。

其他潜在问题 #

• 消息收发的长度参数不符合System V消息队列的接口要求：msgsnd和msgrcv的第三个参数是除mtype字段之外的消息正文长度，代码中直接传入整个结构体的大小，相当于多计算了mtype的长度，可能引发消息截断、内存读写越界问题。
• 消息队列删除时机错误：子进程发送完第二个msgPing后直接删除两个消息队列，可能导致父进程还没来得及读取最后一个msgPing，队列就被销毁，引发后续异常。

修复方案 #

1. 在父进程发送msg前主动初始化msg.mtype = 1，或者直接在fork操作之前就完成所有全局消息结构体的初始化，保证父子进程拿到的初始值一致。
2. 修正收发长度参数：msgPing的收发长度改为sizeof(msgPing) - sizeof(long)，msg的收发长度改为sizeof(msg) - sizeof(long)。
3. 把消息队列销毁的逻辑移到父进程所有操作执行完成之后，避免提前销毁队列导致消息丢失。

核心修改参考代码 #

// fork前初始化全局变量，保证父子进程初始值一致
msg.mtype = 1;
msgPing.mtype = 1;

if(fork() == 0) {
    // 子进程
    int msgid1;
    int msgid2;
    msgid1 = msgget(MSG_KEY1, 0666 | IPC_CREAT);
    msgid2 = msgget(MSG_KEY2, 0666 | IPC_CREAT);

    printf("1 - started, sending msgPing\n");
    // 修正发送长度
    msgsnd(msgid1, &msgPing, sizeof(msgPing) - sizeof(long), 0);
    // 修正接收长度
    msgrcv(msgid2, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 1, 0);

    printf("3 - msg received, sending msgPing\n");
    msgsnd(msgid1, &msgPing, sizeof(msgPing) - sizeof(long), 0);

    // 子进程不再提前销毁队列
    return 0;
}

// 父进程
sleep(1);
int msgid1;
int msgid2;
msgid1 = msgget(MSG_KEY1, 0666 | IPC_CREAT);
msgid2 = msgget(MSG_KEY2, 0666 | IPC_CREAT);

msgrcv(msgid1, &msgPing, sizeof(msgPing) - sizeof(long), 1, 0);
printf("2 - msgPing received, sending msg\n");

msgsnd(msgid2, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 0);
msgrcv(msgid1, &msgPing, sizeof(msgPing) - sizeof(long), 1, 0);

printf("4 - msgPing received, finished\n");

// 父进程最后销毁队列
msgctl(msgid1, IPC_RMID, 0);
msgctl(msgid2, IPC_RMID, 0);
return 0;

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pigeon_gcc