Golang(Go语言)中实现典型的fork调用
背景
在日常的系统编程中，我们经常有这样的需求：fork 多个子进程去执行任务。例如典型的 master-slave 架构便是这样的，fork 调用之后，父进程开始作为管理进程管理子进程，而子进程则开始执行处理请求的代码。但是在Go语言中，由于Go语言屏蔽了进程、线程的概念，而只提供了 goroutine 的概念，导致我们无法很好的直接操作 fork 调用。在Go语言中，此类解决方案只有以下三种：
这三个都类似于 fork + exec，但是没有类似C中的fork调用可以达到在fork之后根据返回的pid然后进入不同的函数的方案。原因主要是：
fork 早出现在只有进程，没有线程的年代
C中是自行控制线程，这样fork之后才不会发生紊乱。一般都是单线程fork之后，才会开始多线程执行。
Go中多线程是runtime自行决定的，所以Go中没有提供单纯的fork，而是fork之后立即就exec执行新的二进制文件
为了实现上述需求，我们需要利用Go语言的一些特性进行模拟。
C语言的实现方式
在了解Go如何实现fork之前，先看一下C里的传统使用方式：
#include
#include
#include
#include
void child() {
printf("child process\n");
}
int main() {
printf("main process\n");
pid_t pid = fork();
int wstatus;
if (pid == 0) {
child();
} else {
printf("main exit\n");
waitpid(pid, &wstatus, 0);
}
}
运行一下：
$ gcc main.c && ./a.out
main process
main exit
child process
Go语言的实现方案
然后我们看看Docker提供的实现fork的方式：
package main
import (
"log"
"os"
"github.com/docker/docker/pkg/reexec"
)
func init() {
log.Printf("init start, os.Args = %+v\n", os.Args)
reexec.Register("childProcess", childProcess)
if reexec.Init() {
os.Exit(0)
}
}
func childProcess() {
log.Println("childProcess")
}
func main() {
log.Printf("main start, os.Args = %+v\n", os.Args)
cmd := reexec.Command("childProcess")
cmd.Stdin = os.Stdin
cmd.Stdout = os.Stdout
cmd.Stderr = os.Stderr
if err := cmd.Start(); err != nil {
log.Panicf("failed to run command: %s", err)
}
if err := cmd.Wait(); err != nil {
log.Panicf("failed to wait command: %s", err)
}
log.Println("main exit")
}
运行一下：
$ go run main.go
2018/03/08 19:52:39 init start, os.Args = [/tmp/go-build209640177/b001/exe/main]
2018/03/08 19:52:39 main start, os.Args = [/tmp/go-build209640177/b001/exe/main]
2018/03/08 19:52:39 init start, os.Args = [childProcess]
2018/03/08 19:52:39 childProcess
2018/03/08 19:52:39 main exit
这样我们就使用Go语言模拟了传统的 fork 调用。
其原理是在Go语言中，运行时会保证 init 一定会在 main 之前执行。而初次执行程序的时候 os.Args[0] 是可执行文件的名字，但是 reexec.Command 却可以修改子进程的 os.Args[0]，所以子进程会直接找到 reexec.Init 上reexec.Register 所注册的函数，然后执行，返回true，最后调用 os.Exit(0)，因此就能达到传统的 fork 之后，子进程执行另外一个函数的效果。
总结
通过利用Go语言里，runtime 总是会保证 init 函数优先于 main 函数执行的特点，我们模拟了传统的 fork 调用，使得Go语言也可以方便的像其他语言一样，调用 fork 之后执行代码中的其他代码段。
参考资料：
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