84-Linux下复制进程fork

你的名字 2022-12-28 01:42 177阅读 0赞

## Linux下复制进程fork的方法 ##

**fork是复制进程，要把一个已有的进程复制一份，在系统中就多出1个进程，它是怎么做的？**  
第一步，先将父进程（原来的这个进程）的PCB先复制1份出来，然后给它申请一个pid，唯一标识这个子进程。原来父进程的pid是3441，子进程是3442，然后接下来把父进程的实体复制一份给子进程，这样，系统中就多出这么一个子进程了。  
**我们执行完fork之后，才有的新的PCB节点和子进程的实体**  
子进程执行的代码和父进程是一模一样的，父进程做什么，子进程就做什么，唯一不同的是fork的返回值不同。  
**在父进程中，fork的返回值是子进程的pid值，是一个大于0的值，在子进程中，这个fork的返回值是固定的，为0**，所以说，哪个进程的fork的返回值是0，这个进程就是子进程，因为fork之后，虽然父子进程执行的代码是同一套，但是有时候我们想让父进程和子进程做不同的事情，我们就写个判断“  
**if（pid==0)（说明子进程在执行这部分的代码）  
else(也就是pid大于0 ）（我们让父进程执行这部分的代码）**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
fork是系统调用，因为man查出来是备注是2  
![在这里插入图片描述][233d4a77ec934a01a325679cee072d33.png]

pid\_t fork(void)；  
**函数返回类型 pid\_t 实质是 int 类型，Linux 内核 2.4.0 版本的定义是：**  
![在这里插入图片描述][20201213195605989.png_pic_center]  
**fork 函数会新生成一个进程，新生成的进程为子进程。在父进程中调用fork返回子进程的 pid，在子进程中执行完fork返回的是 0，失败返回的是-1。**  
getpid()可以得到当前进程的pid号  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
getppid：获取父进程的id

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

运行结果如下  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
子进程结束与否，是不会影响父进程的  
父进程结束与否，是不会影响子进程的  
因为是2个独立的个体，没有关系，逻辑上是父子进程关系，对操作系统来说，是2个普通的进程，对每个进程是保护的，A进程不会访问B进程，B进程不会访问A进程

**父子进程是并发运行，同时执行，谁先打印都可以，父子进程是交替执行**  
**特别注意：**  
1、子进程是从fork();的返回值开始向下执行的，因为fork函数执行结束，子进程才产生。然后父子进程一起执行fork调用完的返回值，及后面代码，区别是返回给父子进程的pid值不一样而已。  
2、子进程的fork();之前的代码，数据 和父程序的一样  
3、如果子进程再去再去fork子进程，那么这个原来的子进程就变成相对的父进程了，所以父子是相对来说的！

## fork的写时拷贝技术 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
最上面的一排是物理内存，我们把它划分成一个一个的页面，给每个页面编了一个号，我们叫做物理页号。  
一个页面4K或者8K  
然后中间的一排是进程的地址空间，逻辑页面，划分成4个页面，如果最后一个页面执行了一部分，还剩余一些空间，剩下的就剩下，不管。  
我们要把父进程的逻辑页存放在物理页中，我们如何知道父进程的逻辑页面放在物理内存的哪个地方？  
物理内存一部分被操作系统内核使用，剩下的部分有空闲的，我们就在空闲的部分去找，就分配给进程去使用，我们看到父进程的0号逻辑页放在物理内存的4号页面中（真正的物理内存的地址），然后1放在了物理内存的10号，2放在物理内存的17号，3放在物理内存的18号。  
**这个映射关系是通过底下的页表！  
0和4对应，1和10对应…**  
我们原来执行fork，要产生一个子进程，  
**如果不采用写时拷贝技术**，按最笨的办法，就是把父进程的4个页面全部依次复制过来给子进程。  
父进程的页面在物理内存中是橙色的  
子进程的页面在物理内存中是绿色的  
子进程也会生成自己的页表  
我们会发现，父子进程中都有0号逻辑页面，但是它们对应的物理页号是不相同的！！！这样的话父进程占4个物理页面，子进程也占4个物理页面，这样做有缺陷：有一些页面我们在程序运行过程中是不会去修改它的，比如说父进程的0号页和1号页在整个程序的执行过程中，是不会去修改它的，但是又把它们复制一份给子进程，那么子进程这2个页面存放的内容和父进程存放的内容是一模一样的，这样的话，复制开销大，而且占用内存空间！  
**所以，我们对这个过程做了一个优化：**  
**fork的复制引入写时拷贝技术**  
一开始，比如说，子进程对0号页和1号页进行修改，也就是说，现在父子进程的0号页和1号页是不一样的，此时就把父进程的0号页和1号页复制出来给子进程，因为这2个页面发生了写入了，是不一样了！！！  
如果说后2号页面和3号页面没有被写入，父子进程共享这2个页面，就不复制。  
**当页面有被写入数据时，再进行复制，给子进程！我们把页面的复制推迟了！！！**  
写时拷贝技术提供了fork的效率！！！  
写时拷贝技术是以页面为单位的，只要这个页面被写入1个字节，整个页面就要被复制给子进程，如果没有被写入，就父子进程共享，不复制。  
**写时拷贝对程序员是透明的**

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