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概述[返回到目录]

有人可能没听过fork safety，但是这种情况确实也挺常见。比如，当我们使用uWSGI做WSGI Server的时候，如果采用prefork模型，那么默认情况下，uWSGI的master进程会先加载WSGI Application，然后fork出若干个子进程。此时，如果我们把PyMongo的MongoClient放在全局，那么就会导致uWSGI在fork之前，建立MongoClient实例，因为PyMongo是fork unsafety的，所以这种情况会出问题，更多详情请移步：pymongo: MongoClient opened before fork错误排解。
thread safety应该是耳熟能详的，本文主要参照了维基百科的Thread_safety进行讲解。在这里，也举一个线程不安全的例子：Python的Gearman客户端是非线程安全的，当多个线程并发地提交任务、读取响应的时候，就会出现协议解析相关的错误。

fork safety简介[返回到目录]

下面再看一个例子： 

    
[root@iZj6chejzrsqpclb7miryaZ ~]# cat test.py 
# coding: utf8

import os
from threading import Lock
import time
import sys

# 生成一个Lock对象，并在fork之前获取它
lock = Lock()
lock.acquire()

# fork出一个子进程
pid = os.fork()

if pid == 0:
    # 子进程

    print u"子进程：pid是%s" % os.getpid()
    print u"子进程：尝试获取锁"
    lock.acquire()
    print u"子进程：成功获取锁"
    print u"子进程：退出"
elif pid > 0:
    # 父进程
    print u"父进程：子进程pid是%d" % pid
    time.sleep(2)
    print u"父进程：释放锁"
    lock.release()
    time.sleep(3)
else:
    sys.exit("fork() error")

[root@iZj6chejzrsqpclb7miryaZ ~]# python test.py 
父进程：子进程pid是18248
子进程：pid是18248
子进程：尝试获取锁
父进程：释放锁
[root@iZj6chejzrsqpclb7miryaZ ~]# strace -p 18248
strace: Process 18248 attached
futex(0x1c19ec0, FUTEX_WAIT_PRIVATE, 0, NULL^Cstrace: Process 18248 detached
 <detached ...>

通过strace，可以看到子进程死锁了。
为了解开这个疑惑，我们应该先看一下：fork()函数的使用说明，其中有一段话：

The child process is created with a single thread—the one that called fork(). The entire virtual address space of the parent is replicated in the child, including the states of mutexes, condition variables, and other pthreads objects; the use of pthread_atfork(3) may be helpful for dealing with problems that this can cause.

翻译过来就是，fork出来的子进程中，只有一个线程，就是调用fork()函数的那个线程。父进程的整个虚拟地址空间都会被复制到子进程中，包含互斥变量、条件变量和其它线程对象的状态。为了解决由此导致的问题，可以使用pthread_at_fork()函数。
回过头来看代码：在fork子进程的时候，主进程的主线程持有锁。因此，在fork之后，子进程继承了一把已经被获取的锁，然后在子进程中acquire这把锁，就会产生死锁，进而导致子进程HANG住。
需要额外说明的是：在一个进程退出之后，操作系统会扫描它有哪些子进程，这样的子进程被称为“孤儿进程”，操作系统会将“孤儿进程”过继给pid为1的那个进程（比如，在centos6中是init进程，在centos7中是systemd进程）。
这个例子说明了，如果父进程中持有一把锁，然后执行fork()操作，是不安全的。

thread safety简介[返回到目录]

1，什么是线程安全
线程安全代码可以确保多个线程并发地操作共享数据结构时，它们的行为是正确的。实现线程安全的数据结构有多种策略，后面会逐一地进行介绍。
线程安全是这样一种特性：它允许运行在多线程环境下的代码，通过同步的方式，重新建立程序的真正的执行流和程序文本之间的一致性。
2，如何实现线程安全
为了避免竞态条件说明1，达到线程安全的目的，通常有两类方式：

参考资料[返回到目录]

说明[返回到目录]