进程的创建(fork)
fork:创建一个新进程(child),几近于对调用进程(parent)的翻版
#include<unistd.h>
pid_t fork(void)
当完成对fork的调用之后,将会存在两个进程,即一个子进程一个父进程,每个进程都会从fork()的返回处继续执行
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进程间地址空间的关系
父进程与子进程将执行相同的程序文本段,但却拥有不同的栈段,数据段,以及堆段拷贝 (采用写时复制技术时另说)
子进程的栈、数据以及栈段开始时是对父进程内存相应各部分的完全复制
执行fork时,每个进程均可以独立的修改各自的栈数据以及堆段中的变量,进程之间互不影响
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返回值
父进程的返回值子进程的pid,子进程的返回值是0,通常采用如下的代码来区分父进程与子进程
pid_t childPid; switch(childPid = fork()){ case -1: (fork() 失败) //错误处理 //... case 0: (子进程返回) //子进程动作 //... default: (父进程返回) //父进程动作 //... }
失败时会返回-1
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进程调度
当使用fork之后,父子进程的调度顺序是无法确定的,可以采取某些同步技术使得父子进程以特定顺序执行
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使用同步信号
调用fork之后,如果进程甲需要等待进程乙完成某一项工作,那么进程乙可以在动作完成之后向进程甲发送信号,而家只需要在接收到信号之前保持等待(wait)即可
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父子进程之间的文件共享
执行fork时,子进程会获得父进程所有文件描述符的副本,那么,父子进程对应的描述符就会指向相同的打开文件句柄(open file description)
由于打开文件句柄中包含着文件的各种属性,包括文件偏移量,状态标志,访问模式等,那么这些属性将会在父子进程之间共享
如果想规避这种特性,就需要注意以下两点:
令父子进程使用不同的文件描述符
各自立即关闭不再使用的文件描述符
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fork的内存语义
早期的UNIX实现中,父进程会将内存拷贝至交换空间,以此创建新的内存映像,然后将该映像置为子进程,但是这样有一个缺点:太浪费空间,特别是在fork之后立即使用exec()的情况,因为使用exec()会对子进程的地址空间进行重新初始化,相当于白复制了
UNIX实现采用两种技术来避免这种浪费
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代码段
系统在调用fork()为子进程创建代码段时,其所构建的一系列进程级的页表项,即页表条目,均指向与父进程相同的物理内存页帧
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数据段、堆栈段
内核采用写时复制(copy-on-write)技术,刚调用fork时,子进程的页表项与父进程指向相同的物理页帧,当需要对父进程或子进程的页面进行修改时,内核就会为这些修改的页面创建拷贝,值得注意的是,这些拷贝都是给子进程使用的,父进程永远使用原来的物理页帧
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