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進程隔離

官網上有那麼一句話：

進程隔離也是很多新手經常遇到的問題。修改了全局變量的值，為什麼不生效，原因就是全局變量在不同的進程，内存空間是隔離的，所以無效。

如果小夥伴們之前對進程沒有概念，要理解起來還是有一定難度的。所以在這裡，我有必要說一下進程是什麼東西。

簡單來說，進程是一個數據結構，數據結構裡面存放了很多成員變量，這個是最本質的。很多書說：

進程是資源的集合

那麼這句話所說的資源指的就是這些變量存放的東西，集合指的就是進程這個數據結構。

如果還是有一些抽象，不要緊，我們去看看Linux中進程這個數據結構的定義是怎樣的。數據結構的定義在這裡，大概是在593行的位置：

我列舉幾個這個數據結構裡面我們聽的比較多的成員變量：

struct task_struct {

操作系統會為每一個進程分配一個task_struct數據結構，一旦CPU執行某個進程的代碼的時候，操作系統把當前進程的這些變量提供給CPU。因為每個進程都有自己的這個task_struct數據結構，所以每個進程的變量是在各自的進程裡面的，因此不同進程的變量是隔離的，這些變量也包括全局變量、文件句柄（即上圖中的fd）。

緊接着，官網又給出那麼一句話：

不同進程的文件句柄是隔離的，所以在A進程創建的Socket連接或打開的文件，在B進程内是無效，即使是将它的fd發送到B進程也是不可用的

這句話什麼意思呢？為了搞清楚，我們要知道文件句柄的作用。

當用戶調用open系統調用（或者其他打開文件的系統調用）的時候，内核會創建一個打開文件對象來表示該文件的一個打開實例。内核同時也會分配一個文件描述符（也就是上圖中的fd）作為打開文件對象的句柄。如下圖所示：

open系統調用向進程返回這個文件描述符，然後這個文件描述符就被存放在file array裡面了。然後進程就可以通過這個fd1來找到對應的文件。那麼，圖中的offset是什麼意思呢（我們把offset叫做打開文件對象）？在Unix系統中，文件默認是順序訪問的。當用戶打開文件的時候，内核初始化這個offset的偏移指針為0。舉個例子，如果當前進程剛打開一個文件（文件内容是字符串abcdefghijklnm），那麼此時offset的狀态如下：

因為offset的偏移指針為0，所以指向字母a。所以，當我們通過fd去讀取文件内容的時候，讀取到的第一個字符就是字母a。假設我連續讀了3個字節，那麼此時的狀态應該是這個樣子的：

也就是說，當進程從文件裡面讀取3個字節之後，offset此時指向字母d。當進程下一次讀取文件的時候，讀取出來的第一個字母就是d了。這就是offset的概念。

同一個進程還可以多次打開同一個文件，如下圖所示：

可以看出，雖然fd1和fd2都是指向同一個文件，但是，如果進程通過fd1去讀取文件的話，讀到的第一個字母是d；如果進程通過fd2去讀取文件的話，讀取到的第一個字母是a。所以，每個文件描述符代表着與文件的一個獨立會話，對應的打開文件對象（即圖中的offset）保存者該會話的内容，這包括了被打開文件的模式（隻讀、隻寫、讀寫）以及下一次讀取或者寫入時的偏移指針。

我們通過代碼來直觀感受一下：

$handle1 = fopen("file.txt", "r");

$handle2 = fopen("file.txt", "r");

$content = fread ($handle1 , 3);

echo "The process reads three bytes through handle1, the content is: " . $content . PHP_EOL;

$content1 = fread ($handle1 , 1);

$content2 = fread ($handle2 , 1);

echo "The process reads one bytes through handle1, the content is: " . $content1 . PHP_EOL;

echo "The process reads one bytes through handle2, the content is: " . $content2 . PHP_EOL;

結果如下：

驗證了我們的說法。

正是因為offset這個打開文件對象對同一個文件的不同會話進行了隔離，所以，才有了官網的這句話：

不同進程的文件句柄是隔離的，所以在A進程創建的Socket連接或打開的文件，在B進程内是無效，即使是将它的fd發送到B進程也是不可用的

也就是說，就算fd是一樣的，但是offset是不一樣的。

其實到這裡算是講完了隔離，但是，我還想再講一點其他的東西。

即，同一個進程是否可以讓多個fd指向同一個offset，從而達到多個fd共享同一個offset的效果呢？答案是可以做到。

進程可以通過dup系統調用來複制一個文件描述符fd，這樣一來，兩個文件描述符共享着相同的會話：

代碼如下：

$handle1 = fopen("file.txt", "r");

$handle2 = dup($handle1);

$content = fread ($handle1 , 3);

echo "The process reads three bytes through handle1, the content is: " . $content . PHP_EOL;

$content1 = fread ($handle1 , 1);

$content2 = fread ($handle2 , 1);

echo "The process reads one bytes through handle1, the content is: " . $content1 . PHP_EOL;

echo "The process reads one bytes through handle2, the content is: " . $content2 . PHP_EOL;

（注意，這段代碼運行不了，因為PHP沒有提供dup這個函數）

假設，這個函數是可以運行，那麼輸出的結果應該是

The process reads three bytes through handle1, the content is: abc

The process reads one bytes through handle1, the content is: d

The process reads one bytes through handle2, the content is: e