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在Linux中主要提供了fork、vfork、clone三個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建方法。

問題

    在linux源碼中這三個(gè)調(diào)用的執(zhí)行過程是執(zhí)行fork(),vfork(),clone()時(shí)，通過一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用表映射到sys_fork(),sys_vfork(),sys_clone(),再在這三個(gè)函數(shù)中去調(diào)用do_fork()去做具體的創(chuàng)建進(jìn)程工作。

fork

fork創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí)，子進(jìn)程只是完全復(fù)制父進(jìn)程的資源，復(fù)制出來的子進(jìn)程有自己的task_struct結(jié)構(gòu)和pid,但卻復(fù)制父進(jìn)程其它所有的資源。例如，要是父進(jìn)程打開了五個(gè)文件，那么子進(jìn)程也有五個(gè)打開的文件，而且這些文件的當(dāng)前讀寫指針也停在相同的地方。所以，這一步所做的是復(fù)制。這樣得到的子進(jìn)程獨(dú)立于父進(jìn)程，具有良好的并發(fā)性，但是二者之間的通訊需要通過專門的通訊機(jī)制，如：pipe，共享內(nèi)存等機(jī)制，另外通過fork創(chuàng)建子進(jìn)程，需要將上面描述的每種資源都復(fù)制一個(gè)副本。這樣看來，fork是一個(gè)開銷十分大的系統(tǒng)調(diào)用，這些開銷并不是所有的情況下都是必須的，比如某進(jìn)程fork出一個(gè)子進(jìn)程后，其子進(jìn)程僅僅是為了調(diào)用exec執(zhí)行另一個(gè)可執(zhí)行文件，那么在fork過程中對于虛存空間的復(fù)制將是一個(gè)多余的過程。但由于現(xiàn)在Linux中是采取了copy-on-write(COW寫時(shí)復(fù)制)技術(shù)，為了降低開銷，fork最初并不會(huì)真的產(chǎn)生兩個(gè)不同的拷貝，因?yàn)樵谀莻€(gè)時(shí)候，大量的數(shù)據(jù)其實(shí)完全是一樣的。寫時(shí)復(fù)制是在推遲真正的數(shù)據(jù)拷貝。若后來確實(shí)發(fā)生了寫入，那意味著parent和child的數(shù)據(jù)不一致了，于是產(chǎn)生復(fù)制動(dòng)作，每個(gè)進(jìn)程拿到屬于自己的那一份，這樣就可以降低系統(tǒng)調(diào)用的開銷。所以有了寫時(shí)復(fù)制后呢，vfork其實(shí)現(xiàn)意義就不大了。

fork()調(diào)用執(zhí)行一次返回兩個(gè)值，對于父進(jìn)程，fork函數(shù)返回子程序的進(jìn)程號，而對于子程序，fork函數(shù)則返回零，這就是一個(gè)函數(shù)返回兩次的本質(zhì)。

在fork之后，子進(jìn)程和父進(jìn)程都會(huì)繼續(xù)執(zhí)行fork調(diào)用之后的指令。子進(jìn)程是父進(jìn)程的副本。它將獲得父進(jìn)程的數(shù)據(jù)空間，堆和棧的副本，這些都是副本，父子進(jìn)程并不共享這部分的內(nèi)存。也就是說，子進(jìn)程對父進(jìn)程中的同名變量進(jìn)行修改并不會(huì)影響其在父進(jìn)程中的值。但是父子進(jìn)程又共享一些東西，簡單說來就是程序的正文段。正文段存放著由cpu執(zhí)行的機(jī)器指令，通常是read-only的。

vfork

vfork系統(tǒng)調(diào)用不同于fork，用vfork創(chuàng)建的子進(jìn)程與父進(jìn)程共享地址空間，也就是說子進(jìn)程完全運(yùn)行在父進(jìn)程的地址空間上，如果這時(shí)子進(jìn)程修改了某個(gè)變量，這將影響到父進(jìn)程。

因此，上面的例子如果改用vfork()的話，那么兩次打印a,b的值是相同的，所在地址也是相同的。

但此處有一點(diǎn)要注意的是用vfork()創(chuàng)建的子進(jìn)程必須顯示調(diào)用exit()來結(jié)束，否則子進(jìn)程將不能結(jié)束，而fork()則不存在這個(gè)情況。

Vfork也是在父進(jìn)程中返回子進(jìn)程的進(jìn)程號，在子進(jìn)程中返回0。

用vfork創(chuàng)建子進(jìn)程后，父進(jìn)程會(huì)被阻塞直到子進(jìn)程調(diào)用exec(exec，將一個(gè)新的可執(zhí)行文件載入到地址空間并執(zhí)行之。)或exit。vfork的好處是在子進(jìn)程被創(chuàng)建后往往僅僅是為了調(diào)用exec執(zhí)行另一個(gè)程序，因?yàn)樗筒粫?huì)對父進(jìn)程的地址空間有任何引用，所以對地址空間的復(fù)制是多余的，因此通過vfork共享內(nèi)存可以減少不必要的開銷。

clone

   系統(tǒng)調(diào)用fork()和vfork()是無參數(shù)的，而clone()則帶有參數(shù)。fork()是全部復(fù)制，vfork()是共享內(nèi)存，而clone()是則可以將父進(jìn)程資源有選擇地復(fù)制給子進(jìn)程，而沒有復(fù)制的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則通過指針的復(fù)制讓子進(jìn)程共享，具體要復(fù)制哪些資源給子進(jìn)程，由參數(shù)列表中的clone_flags來決定。另外，clone()返回的是子進(jìn)程的pid。