This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
Removed unnecessary pointers checks
[perl5.git] / pod / perlfork.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlfork - Perl's fork() emulation
4
5 =head1 SYNOPSIS
6
7     NOTE:  As of the 5.8.0 release, fork() emulation has considerably
8     matured.  However, there are still a few known bugs and differences
9     from real fork() that might affect you.  See the "BUGS" and
10     "CAVEATS AND LIMITATIONS" sections below.
11
12 Perl provides a fork() keyword that corresponds to the Unix system call
13 of the same name.  On most Unix-like platforms where the fork() system
14 call is available, Perl's fork() simply calls it.
15
16 On some platforms such as Windows where the fork() system call is not
17 available, Perl can be built to emulate fork() at the interpreter level.
18 While the emulation is designed to be as compatible as possible with the
19 real fork() at the level of the Perl program, there are certain
20 important differences that stem from the fact that all the pseudo child
21 "processes" created this way live in the same real process as far as the
22 operating system is concerned.
23
24 This document provides a general overview of the capabilities and
25 limitations of the fork() emulation.  Note that the issues discussed here
26 are not applicable to platforms where a real fork() is available and Perl
27 has been configured to use it.
28
29 =head1 DESCRIPTION
30
31 The fork() emulation is implemented at the level of the Perl interpreter.
32 What this means in general is that running fork() will actually clone the
33 running interpreter and all its state, and run the cloned interpreter in
34 a separate thread, beginning execution in the new thread just after the
35 point where the fork() was called in the parent.  We will refer to the
36 thread that implements this child "process" as the pseudo-process.
37
38 To the Perl program that called fork(), all this is designed to be
39 transparent.  The parent returns from the fork() with a pseudo-process
40 ID that can be subsequently used in any process manipulation functions;
41 the child returns from the fork() with a value of C<0> to signify that
42 it is the child pseudo-process.
43
44 =head2 Behavior of other Perl features in forked pseudo-processes
45
46 Most Perl features behave in a natural way within pseudo-processes.
47
48 =over 8
49
50 =item $$ or $PROCESS_ID
51
52 This special variable is correctly set to the pseudo-process ID.
53 It can be used to identify pseudo-processes within a particular
54 session.  Note that this value is subject to recycling if any
55 pseudo-processes are launched after others have been wait()-ed on.
56
57 =item %ENV
58
59 Each pseudo-process maintains its own virtual environment.  Modifications
60 to %ENV affect the virtual environment, and are only visible within that
61 pseudo-process, and in any processes (or pseudo-processes) launched from
62 it.
63
64 =item chdir() and all other builtins that accept filenames
65
66 Each pseudo-process maintains its own virtual idea of the current directory.
67 Modifications to the current directory using chdir() are only visible within
68 that pseudo-process, and in any processes (or pseudo-processes) launched from
69 it.  All file and directory accesses from the pseudo-process will correctly
70 map the virtual working directory to the real working directory appropriately.
71
72 =item wait() and waitpid()
73
74 wait() and waitpid() can be passed a pseudo-process ID returned by fork().
75 These calls will properly wait for the termination of the pseudo-process
76 and return its status.
77
78 =item kill()
79
80 kill() can be used to terminate a pseudo-process by passing it the ID returned
81 by fork().  This should not be used except under dire circumstances, because
82 the operating system may not guarantee integrity of the process resources
83 when a running thread is terminated.  Note that using kill() on a
84 pseudo-process() may typically cause memory leaks, because the thread that
85 implements the pseudo-process does not get a chance to clean up its resources.
86
87 =item exec()
88
89 Calling exec() within a pseudo-process actually spawns the requested
90 executable in a separate process and waits for it to complete before
91 exiting with the same exit status as that process.  This means that the
92 process ID reported within the running executable will be different from
93 what the earlier Perl fork() might have returned.  Similarly, any process
94 manipulation functions applied to the ID returned by fork() will affect the
95 waiting pseudo-process that called exec(), not the real process it is
96 waiting for after the exec().
97
98 =item exit()
99
100 exit() always exits just the executing pseudo-process, after automatically
101 wait()-ing for any outstanding child pseudo-processes.  Note that this means
102 that the process as a whole will not exit unless all running pseudo-processes
103 have exited.  See below for some limitations with open filehandles.
104
105 =item Open handles to files, directories and network sockets
106
107 All open handles are dup()-ed in pseudo-processes, so that closing
108 any handles in one process does not affect the others.  See below for
109 some limitations.
110
111 =back
112
113 =head2 Resource limits
114
115 In the eyes of the operating system, pseudo-processes created via the fork()
116 emulation are simply threads in the same process.  This means that any
117 process-level limits imposed by the operating system apply to all
118 pseudo-processes taken together.  This includes any limits imposed by the
119 operating system on the number of open file, directory and socket handles,
120 limits on disk space usage, limits on memory size, limits on CPU utilization
121 etc.
122
123 =head2 Killing the parent process
124
125 If the parent process is killed (either using Perl's kill() builtin, or
126 using some external means) all the pseudo-processes are killed as well,
127 and the whole process exits.
128
129 =head2 Lifetime of the parent process and pseudo-processes
130
131 During the normal course of events, the parent process and every
132 pseudo-process started by it will wait for their respective pseudo-children
133 to complete before they exit.  This means that the parent and every
134 pseudo-child created by it that is also a pseudo-parent will only exit
135 after their pseudo-children have exited.
136
137 A way to mark a pseudo-processes as running detached from their parent (so
138 that the parent would not have to wait() for them if it doesn't want to)
139 will be provided in future.
140
141 =head2 CAVEATS AND LIMITATIONS
142
143 =over 8
144
145 =item BEGIN blocks
146
147 The fork() emulation will not work entirely correctly when called from
148 within a BEGIN block.  The forked copy will run the contents of the
149 BEGIN block, but will not continue parsing the source stream after the
150 BEGIN block.  For example, consider the following code:
151
152     BEGIN {
153         fork and exit;          # fork child and exit the parent
154         print "inner\n";
155     }
156     print "outer\n";
157
158 This will print:
159
160     inner
161
162 rather than the expected:
163
164     inner
165     outer
166
167 This limitation arises from fundamental technical difficulties in
168 cloning and restarting the stacks used by the Perl parser in the
169 middle of a parse.
170
171 =item Open filehandles
172
173 Any filehandles open at the time of the fork() will be dup()-ed.  Thus,
174 the files can be closed independently in the parent and child, but beware
175 that the dup()-ed handles will still share the same seek pointer.  Changing
176 the seek position in the parent will change it in the child and vice-versa.
177 One can avoid this by opening files that need distinct seek pointers
178 separately in the child.
179
180 On some operating systems, notably Solaris and Unixware, calling C<exit()>
181 from a child process will flush and close open filehandles in the parent,
182 thereby corrupting the filehandles.  On these systems, calling C<_exit()>
183 is suggested instead.  C<_exit()> is available in Perl through the 
184 C<POSIX> module.  Please consult your systems manpages for more information
185 on this.
186
187 =item Forking pipe open() not yet implemented
188
189 The C<open(FOO, "|-")> and C<open(BAR, "-|")> constructs are not yet
190 implemented.  This limitation can be easily worked around in new code
191 by creating a pipe explicitly.  The following example shows how to
192 write to a forked child:
193
194     # simulate open(FOO, "|-")
195     sub pipe_to_fork ($) {
196         my $parent = shift;
197         pipe my $child, $parent or die;
198         my $pid = fork();
199         die "fork() failed: $!" unless defined $pid;
200         if ($pid) {
201             close $child;
202         }
203         else {
204             close $parent;
205             open(STDIN, "<&=" . fileno($child)) or die;
206         }
207         $pid;
208     }
209
210     if (pipe_to_fork('FOO')) {
211         # parent
212         print FOO "pipe_to_fork\n";
213         close FOO;
214     }
215     else {
216         # child
217         while (<STDIN>) { print; }
218         exit(0);
219     }
220
221 And this one reads from the child:
222
223     # simulate open(FOO, "-|")
224     sub pipe_from_fork ($) {
225         my $parent = shift;
226         pipe $parent, my $child or die;
227         my $pid = fork();
228         die "fork() failed: $!" unless defined $pid;
229         if ($pid) {
230             close $child;
231         }
232         else {
233             close $parent;
234             open(STDOUT, ">&=" . fileno($child)) or die;
235         }
236         $pid;
237     }
238
239     if (pipe_from_fork('BAR')) {
240         # parent
241         while (<BAR>) { print; }
242         close BAR;
243     }
244     else {
245         # child
246         print "pipe_from_fork\n";
247         exit(0);
248     }
249
250 Forking pipe open() constructs will be supported in future.
251
252 =item Global state maintained by XSUBs 
253
254 External subroutines (XSUBs) that maintain their own global state may
255 not work correctly.  Such XSUBs will either need to maintain locks to
256 protect simultaneous access to global data from different pseudo-processes,
257 or maintain all their state on the Perl symbol table, which is copied
258 naturally when fork() is called.  A callback mechanism that provides
259 extensions an opportunity to clone their state will be provided in the
260 near future.
261
262 =item Interpreter embedded in larger application
263
264 The fork() emulation may not behave as expected when it is executed in an
265 application which embeds a Perl interpreter and calls Perl APIs that can
266 evaluate bits of Perl code.  This stems from the fact that the emulation
267 only has knowledge about the Perl interpreter's own data structures and
268 knows nothing about the containing application's state.  For example, any
269 state carried on the application's own call stack is out of reach.
270
271 =item Thread-safety of extensions
272
273 Since the fork() emulation runs code in multiple threads, extensions
274 calling into non-thread-safe libraries may not work reliably when
275 calling fork().  As Perl's threading support gradually becomes more
276 widely adopted even on platforms with a native fork(), such extensions
277 are expected to be fixed for thread-safety.
278
279 =back
280
281 =head1 BUGS
282
283 =over 8
284
285 =item *
286
287 Having pseudo-process IDs be negative integers breaks down for the integer
288 C<-1> because the wait() and waitpid() functions treat this number as
289 being special.  The tacit assumption in the current implementation is that
290 the system never allocates a thread ID of C<1> for user threads.  A better
291 representation for pseudo-process IDs will be implemented in future.
292
293 =item *
294
295 In certain cases, the OS-level handles created by the pipe(), socket(),
296 and accept() operators are apparently not duplicated accurately in
297 pseudo-processes.  This only happens in some situations, but where it
298 does happen, it may result in deadlocks between the read and write ends
299 of pipe handles, or inability to send or receive data across socket
300 handles.
301
302 =item *
303
304 This document may be incomplete in some respects.
305
306 =back
307
308 =head1 AUTHOR
309
310 Support for concurrent interpreters and the fork() emulation was implemented
311 by ActiveState, with funding from Microsoft Corporation.
312
313 This document is authored and maintained by Gurusamy Sarathy
314 E<lt>gsar@activestate.comE<gt>.
315
316 =head1 SEE ALSO
317
318 L<perlfunc/"fork">, L<perlipc>
319
320 =cut