C语言模拟打印流程实现：多进程FIFO调度与同步方案咨询

• 跨进程互斥锁完全失效：当前代码里的pthread_mutex_t mut默认是进程私有属性，fork创建的子进程会获得锁的内存副本，各个进程持有的锁互不影响，根本起不到同步作用。
• 管道逻辑完全错误：所有子进程共享同一个打印管道写端，写完直接关闭写端，主进程无法追踪进程提交顺序，更做不到FIFO调度。
• 进程创建逻辑bug：循环里的if(ID!=0)判断逻辑写反，第一次fork后父进程拿到的ID是子进程pid，非0，会继续循环重复创建3个子进程，进程树结构完全错乱。
• 非阻塞要求未落地：当前子进程要么抢锁成功写管道，要么直接退出，没有“等待批准期间执行其他操作”的逻辑。

要实现主进程按FIFO顺序给进程发批准信号，不能用线程同步原语，可选的无阻塞通知方案有三种：

• 信号软通知：用SIGUSR1/SIGUSR2作为批准信号，主进程维护进程创建顺序的pid队列，轮到哪个进程就给对应pid发信号。进程端用非阻塞方式捕获信号，没收到信号就正常执行业务逻辑。
• 专用通知管道：给每个子进程单独创建一对管道，子进程等待批准时对管道读端做非阻塞轮询，主进程给对应管道写端发1字节的批准标记，子进程读到标记就触发打印流程。
• 共享内存准入标记：主进程和所有进程在共享内存里维护一个准入位图，位为1表示对应进程获得打印权限，子进程轮询检查自己对应的位是否置1，没置1就执行业务逻辑。

完全不够，这套场景需要的同步机制组合是：

1. FIFO请求队列：放在共享内存里，由主进程严格按进程创建顺序维护提交队列，进程不需要抢锁就能按顺序获得打印资格，从根源上避免竞争。
2. 进程级共享互斥锁：如果一定要用锁做临界区保护，必须创建带PTHREAD_PROCESS_SHARED属性的互斥锁，放在共享内存段里初始化，不能用普通栈/堆上的锁变量，否则跨进程完全不共享。
3. 非阻塞准入检查：为了满足“等待批准不阻塞，可执行其他操作”的要求，绝对不能用阻塞版本的pthread_mutex_lock、read这类接口，必须用pthread_mutex_trylock、带O_NONBLOCK标记的管道读操作，没拿到准入就切去执行业务逻辑。
4. 文件描述符传递：不要让所有进程直接持有打印管道的写端，主进程在给获准进程发批准信号的时候，通过SCM_RIGHTS把管道写端的权限临时传递给进程，打印完成后进程把写端描述符还给主进程，从物理上避免未获准的进程写管道的可能。

• 主进程启动后先创建共享内存段、打印管道、FIFO请求队列。
• 主进程循环按顺序创建N个子进程，每创建成功一个就把pid按先后顺序写入请求队列。
• 每个子进程启动后：
  1. 把自己的待打印内容、pid提交到共享内存的请求队列。
  2. 进入业务循环：先执行模拟的其他任务，再轮询检查是否收到主进程的批准标记。
  3. 收到批准后，通过传递过来的管道写端把待打印内容发给主进程。
  4. 写完内容后释放写端，回到业务循环。
• 主进程循环处理队列：按顺序给队首的待打印进程发批准，从管道读端读取打印内容输出到屏幕，处理完成后把队首的pid弹出，给下一个进程发批准。

• 所有跨进程共享的同步对象必须在fork之前初始化，放在共享内存段里，设置好PTHREAD_PROCESS_SHARED属性，不能在fork之后再在子进程里初始化。
• 等待批准的阶段绝对不能用阻塞系统调用，否则进程会卡在等通知的状态，完全违背设计要求。
• FIFO顺序必须由主进程单向维护，不能靠进程抢锁的先后顺序决定，否则最终调度顺序是随机的，不符合要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者max