fork系统调用

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一、进程的创建过程(fork底层调用)

  fork是复制进程,那么首先就要搞清楚进程是什么?进程是一个正在运行的程序,是系统分配资源的基本单位。系统管理进程是通过对进程控制块(PCB)的管理完成的。每个进程的产生分两步,第一步:分配PCB,第二步:准备进程实体,如分配内存空间等。目前fork底层是通过do_fork方法传入的不同参数来实现的。首先为进程分配一个唯一标识符pid,这一步失败就会退出复制。pid能表示的范围也就决定着系统理论上最多能运行多少个进程。接下来分配PCB,并继承父进程中的PCB的值,只是将特有的信息改过来。用父进程的内核栈复制给子进程,但将eax寄存器的值强制为0,这也就是问为什么父子进程为什么沿着同一位置开始执行以及子进程的返回值为什么是0,接下来根据传入do_fork的参数复制进程实体,复制的时候有写时拷贝

二、fork以后,父子进程分别返回什么?

  每次fork之后都返回两次,在父进程中返回的是子进程的PID,在子进程中则返回0。后续代码根据返回值判断是子进程还是父进程

三、fork之后父子进程中的内容是完全一样的吗?

 当然不是。fork函数复制当前进程,在内核进程表中创建一个新的进程表项。新的进程表项有很多属性和原进程相同,比如堆指针、栈指针、标志寄存器的值。但也有许多属性被赋予了新值,比如该进程的PPID被设置为原进程的PID,信号位图被清除(原进程设置的信号处理函数不再对新进程起作用)

四、fork之后就会立即给子进程分配新的内存空间吗?

不是。Fork之后子进程和父进程的代码完全相同,同时它还会复制父进程的数据(堆数据、栈数据和静态数据)。数据的复制采用的是所谓的写时拷贝,即只有在任一进程(父进程或子进程)对数据执行了写操作时,复制才会发生(先是缺页中断,然后操作系统给子进程分配内存并复制父进程的数据)。即便如此,如果我们在程序中分配大量内存那么使用fork时也应当十分谨慎,尽量避免没必要的内存分配和数据复制。

此外,创建子进程后,父进程中打开的文件描述符默认在子进程中也是打开的,且文件描述符的引用计数加1,不仅如此,父进程的用户根目录、当前工作目录变量的引用技术均会加1。

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