01_fork()的使用

0号进程是空闲进程
1号进程是第一个用户进程
查看内核进程pid最大配置：cat /proc/sys/kernel/pid_max

**fork系统调用相关说明**
复制一个进程映象fork
   使用fork函数得到的子进程从父进程的继承了整个进程的地址空间，包括：进程上下文、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设置、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制、控制终端等。
   子进程与父进程的区别在于：
   1、父进程设置的锁，子进程不继承
   2、各自的进程ID和父进程ID不同
   3、子进程的未决告警被清除；
   4、子进程的未决信号集设置为空集。
fork系统调用
   包含头文件 <sys/types.h> 和 <unistd.h>
   函数功能:创建一个子进程
   函数原型
         pid_t  fork(void);
   参数：无参数。
   返回值:
   如果成功创建一个子进程，对于父进程来说返回子进程ID
   如果成功创建一个子进程，对于子进程来说返回值为0
   如果为-1表示创建失败

怎么样理解，一次调用，二次返回？
    问题的本质是：两次返回，是在各自的进程空间中返回的。
    子进程和父进程各有自己的内存空间 （fork：代码段、数据段、堆栈段、PCB进程控制块的copy）。

注意点：
   理解1：fork系统调用之后，父子进程将交替执行。
   理解2：怎么样理解一次调用2次返回?
答：是linux内核做的工作，因为不管是子进程还是父进程，都是各自在自己的内存空间中返回。
   理解3：怎么样理解，fork返回值大于零的是父进程，为什么这样设计:？
答：因为父进程求子进程的pid比较困难，子进程求父进程的id比较容易。
   理解4：怎么样理解分支在fork之后，而不是父进程main函数的开始？
答：因为父进程已经把环境搭建起来了,子进程只需要把父进程的数据段、代码段、堆栈段、PCB复制过来就可以了。

#if  1

int procnum = 10;
int loopnum = 100;
void TestFunc(int loopnum)
{
    printf("loopnum:%d\n", loopnum);    
}

//连续创建n个进程
void test()
{
    int i = 0, j = 0;
    printf("please enter you procNum : \n");
    scanf("%d", &procnum);

    printf("please enter you loopnum :\n");
    scanf("%d", &loopnum);

    pid_t pid;
    //连续创建procnum个进程
    for (i=0; i<procnum; i++)
    {
        pid = fork();
        if (pid == 0)
        {
            for (j=0; j<loopnum; j ++)
            {
                TestFunc(j);
            }
            exit(0);
        }
    }

    //wait(NULL);   
    printf("hello...\n");
}
#endif

//会打印多少个hello?  答案8个
#if 1
void test(void )
{
    fork(); //会产生2个分支
    fork();  //2个分支，运行fork函数，会产生4个分支。。4个进程
    fork();  //4个进程运行fork调用，会产生8个分支。。。。

    printf("hello...\n");
}
#endif

写时复制copy on write原则
   如果多个进程要读取它们自己的那部分资源的副本，那么复制是不必要的。
   每个进程只要保存一个指向这个资源的指针就可以了。
   如果一个进程要修改自己的那份资源的“副本”，那么就会复制那份资源。这就是写时复制的含义
原因分析：加快速度，linux内核是段页式管理机制（因段管理从0开始，），也可叫页式管理机制。只复制对应的页。缺页，在中断查询，再赋值。
概念要深入理解
     子进程要拷贝父进程的东西，但是只有在子进程使用自己的变量时，那是系统才是真正的拷贝，而拷贝的时候也不是机械的拷贝，不是将父进程的页全拷贝到子进程的页，而是只拷贝那个变量所占的页。

/*
孤儿进程和僵尸进程
   如果父进程先退出，子进程还没退出那么子进程的父进程将变为init进程。（注：任何一个进程都必须有父进程）
   如果子进程先退出，父进程还没退出，那么子进程必须等到父进程捕获到了子进程的退出状态才真正结束，
    否则这个时候子进程就成为僵尸进程。

孤儿进程
如果父亲进程先结束，子进程会托孤给1号进程
*/

//测试僵尸进程
#if  1
int test(void )
{
    pid_t pid;
    printf("befor fork pid:%d \n", getpid());
    int abc = 10;
    pid = fork(); //errno
    if (pid == -1)  
    {
        perror("tile");
        return -1;
    }
    if (pid > 0)
    {
        abc ++;
        printf("parent: pid:%d \n", getpid());
        printf("abc: %d \n", abc);
        sleep(20);
    }
    else if (pid == 0)
    {
        abc ++;
        printf("child: %d, parent: %d \n", getpid(), getppid());
        printf("abc: %d \n", abc);
        //sleep(100);
    }

    printf("fork after....\n");
    return 0;
}


#endif
结果：
hzmct@U-64:~$ ps -ef| grep dm03_fork
hzmct     3789  3290  0 20:40 pts/8    00:00:00 ./dm03_fork
hzmct     3790  3789  0 20:40 pts/8    00:00:00 [dm03_fork] <defunct>（僵尸进程）
hzmct     3796  3687  0 20:40 pts/9    00:00:00 grep --color=auto dm03_fork

//测试孤儿进程
#if  1
int test(void )
{
    pid_t pid;
    printf("befor fork pid:%d \n", getpid());
    int abc = 10;
    pid = fork(); //errno
    if (pid == -1)  
    {
        perror("tile");
        return -1;
    }
    if (pid > 0)
    {
        abc ++;
        printf("parent: pid:%d \n", getpid());
        printf("abc: %d \n", abc);
        //sleep(20);
    }
    else if (pid == 0)
    {
        abc ++;
        printf("child: %d, parent: %d \n", getpid(), getppid());
        printf("abc: %d \n", abc);
        sleep(100);
    }

    printf("fork after....\n");
    return 0;
}
#endif
结果：
hzmct@U-64:~$ ps -ef| grep dm03_fork
hzmct     3818     1  0 20:45 pts/8    00:00:00 ./dm03_fork   托孤给了1号进程
hzmct     3820  3687  0 20:45 pts/9    00:00:00 grep --color=auto dm03_fork

查看僵尸进程
ps -e -o stat,ppid,pid,cmd | egrep '^[Zz]'
说明：
ps：ps命令用于获取当前系统的进程信息.
-e：参数用于列出所有的进程
-o：参数用于设定输出格式，这里只输出进程的stat(状态信息)、ppid(父进程pid)、pid（当前进程的pid)，cmd(即进程的可执行文件。
egrep：是linux下的正则表达式工具
'^[Zz]'：这是正则表达式，^表示第一个字符的位置，[Zz]，表示z或者大写的Z字母，即表示第一个字符为Z或者z开头的进程数据，只所以这样是因为僵尸进程的状态信息以Z或者z字母开头。
（2）现在大多数linux系统，也会将僵尸进程标识为defunct，所以你也可以通过如下命令来获取僵尸进程信息。
ps -ef | grep "defunct"

//避免僵尸进程
#if 1
int test(void )
{
    pid_t pid;
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);//避免僵尸进程,即忽略子进程发给父进程的信号

    printf("befor fork pid:%d \n", getpid());
    int abc = 10;
    pid = fork(); //errno
    if (pid == -1)  
    {
        //printf("pid < 0 err.\n");
        perror("tile");
        return -1;
    }
    if (pid > 0)
    {
        abc ++;
        printf("parent: pid:%d \n", getpid());
        printf("abc: %d \n", abc);
        sleep(20);
    }
    else if (pid == 0)
    {
        abc ++;
        printf("child: %d, parent: %d \n", getpid(), getppid());
        printf("abc: %d \n", abc);
    }

    printf("fork after....\n");
    return 0;
}
结果：
hzmct@U-64:~$ ps -ef| grep dm03_fork
hzmct     3838  3290  0 20:49 pts/8    00:00:00 ./dm03_fork
托孤给了session会话了
hzmct     3841  3687  0 20:49 pts/9    00:00:00 grep --color=auto dm03_fork
#endif