fork
一個進程，是包括代碼、數據和分配給進程的資源，fork()包含的頭文件<sys/types.h>和<unistd.h>，fork（）函數通過系統調用創建一個與原來進程幾乎完全相同的進程，也就兩個進程可以完全做相同的事，但如果初始化參數或者傳入的變量不同，兩個進程也可以做不同的事。一個進程調用fork（）函數後，系統先給新的進程分配資源，例如存儲數據和代碼的空間。然後把原來的進程的所有值都複製到新的進程中，只有少數值與原來發的進程的值不同，相當於克隆了一個自己
在fork()之後exec之前兩個進程用的是相同的物理空間（內存區），先把頁表映射關係建立起來，並不真正將內存拷貝。子進程的代碼段、數據段、堆棧都是指向父進程的物理空間，也就是說，兩者的虛擬空間不同，但其對應的物理空間是同一個。當父進程中有更改相應段的行爲發生時，如進程寫訪問，再爲子進程相應的段分配物理空間，如果不是因爲exec，內核會給子進程的數據段、堆棧段分配相應的物理空間（至此兩者有各自的進程空間，互不影響），而代碼段繼續共享父進程的物理空間（兩者的代碼完全相同）。而如果是因爲exec，由於兩者執行的代碼不同，子進程的代碼段也會分配單獨的物理空間。fork時子進程獲得父進程數據空間、堆和棧的複製所以變量的地址（當然是虛擬地址）是一樣的。
但實際上，linux爲了提高fork的效率，採用了copy-on-write技術，fork後，這兩個虛擬地址實際上指向相同的物理地址。（內存頁），只有任何一個進程試圖修改這個虛擬地址裏的內容前（而當子進程改變了父進程的變量時候，會通過copy_on_write的手段爲所涉及的頁面建立一個新的副本），兩個虛擬地址纔會指向不同的物理地址。新的物理地址的內容從源物理地址中複製得到。
問題：fork採用了這種寫時複製的機制，那麼fork出來子進程後，理論上子進程和父進程那個先調度呢？
fork之後內核一般會通過將子進程放在隊列的前面，以讓子進程先執行，因爲很多情況下子進程要馬上執行exec，會清空棧、堆，這些和父進程共享的空間，加載新的代碼段。。這就避免了父進程“寫時複製”拷貝共享頁面的機會。如果父進程先調度很可能寫共享頁面，而子進程什麼也沒做，會產生“寫時複製”的無用功。所以，一般子進程先調度。避免因無意義的複製而造成效率的下降。而事實上同步執行不分先後
fork調用的一個奇妙之處就是它僅僅被調用一次，卻能能夠返回兩次，它可能有三種不同的返回值。如果創建成功一個子進程,對於父進程來說是返回子進程的ID.而對於子進程來說就是返回0.而返回-1代表創建子進程失敗.
如fork執行成功。fork返回新創建子進程的進程ID。在子進程中，fork返回0，所以可以通過返回值來判斷當前是子進程還是父進程
如fork執行失敗。1）當前的進程數已經達到了系統規定的上限，這時errno的值被設置爲EAGAIN。
2）系統內存不足，這時errno的值被設置爲ENOMEM。
父進程和子進程哪個進程先執行要看系統的進程調度策略
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
int main(void)
{
pid_t pid ;
signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
printf("before fork pid:%d\n",getpid());
int abc = 10;
pid = fork();
if(pid == -1) //錯誤返回
{
perror("tile");
return -1;
}
if(pid > 0) //父進程空間
{
abc++;
printf("parent:pid:%d \n",getpid());
printf("abc:%d \n",abc);
sleep(20);
}
else if(pid == 0)
{ //子進程空間
abc++;
printf("child:%d,parent: %d\n",getpid(),getppid());
printf("abc:%d",abc);
}
printf("fork after...\n");
}
總結：
1）fork系統調用之後，父進程和子進程交替執行，並且它們處於不同空間中。
int main()
{
int pid;
int num=1;
pid=fork();
if(pid>0)
{
num++;
printf("in parent:num:%d addr:%x\n",num,&num);
}
else if(pid==0)
{
printf("in child:num:%d addr:%x\n",num,&num);
}
}
答案：父子進程中輸出的num不同，num地址相同
虛擬地址空間，num地址的值相同，但是其實真實的物理地址卻不一樣。
如果安裝兩個進程各處在獨自的虛擬進程地址空間分析的話，這個題很容易會選擇num地址不相同，但是Linux中資源分配都是虛擬機制，也就是說，他們還是共用一個虛擬的地址，但是映射到物理內存就可能不一樣
2）fork()函數的一次調用返回2次返回，這個有點抽象難理解,此時二個進程處於獨立的空間,它們各自執行者自己的東西,不產生衝突,所以返回2次一次pid ==0,一次pid大於0.而至於是先子進程還是父進程先執行,這沒有確切的規定,是隨機的.
3)將fork()返回值大於零設置爲父進程,這是因爲子進程獲得父進程的pid(getppid())相對容易,而父進程獲子進程pid叫難,所以在在fork()系統調用中將子進程的pid字節有它自己返回給父進程.
4)forl()的子執行過程在fork()之後並不是從頭開始,因爲在fork()之前,父進程已經爲子進程搭建好了運行環境了.所以從fork()下一條語句開始。
vfork
vfork也是創建一個子進程，但是子進程共享父進程的空間。在vfork創建子進程之後，父進程阻塞，直到子進程執行了exec()或者exit()。vfork最初是因爲fork沒有實現COW機制，而很多情況下fork之後會緊接着exec，而exec的執行相當於之前fork複製的空間全部變成了無用功，所以設計了vfork。而現在fork使用了COW機制，唯一的代價僅僅是複製父進程頁表的代價，所以vfork不應該出現在新的代碼之中。
- vfork創建出來的不是真正意義上的進程，而是一個線程，因爲它缺少經常要素有獨立的存儲空間
- 由vfork創建的子進程要先於父進程執行，子進程執行時，父進程處於掛起狀態，子進程執行完，喚醒父進程。除非子進程exit或者execve纔會喚起父進程
- 用vfork()創建的子進程必須顯示調用exit()來結束，否則子進程將不能結束，而fork()則不存在這個情況。
- vfork的好處是在子進程被創建後往往僅僅是爲了調用exec執行另一個程序，因爲它就不會對父進程的地址空間有任何引用，所以對地址空間的複製是多餘的 ，因此通過vfork共享內存可以減少不必要的開銷。
clone
clone是Linux爲創建線程設計的（雖然也可以用clone創建進程）。所以可以說clone是fork的升級版本，不僅可以創建進程或者線程，還可以指定創建新的命名空間（namespace）、有選擇的繼承父進程的內存、甚至可以將創建出來的進程變成父進程的兄弟進程等等。
clone函數功能強大，帶了衆多參數，它提供了一個非常靈活自由的常見進程的方法。因此由他創建的進程要比前面2種方法要複雜。clone可以讓你有選擇性的繼承父進程的資源，你可以選擇想vfork一樣和父進程共享一個虛存空間，從而使創造的是線程，你也可以不和父進程共享，你甚至可以選擇創造出來的進程和父進程不再是父子關係，而是兄弟關係
int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg);
- fn爲函數指針，此指針指向一個函數體，即想要創建進程的靜態程序（我們知道進程的4要素，這個就是指向程序的指針，就是所謂的“劇本", ）；
- child_stack爲給子進程分配系統堆棧的指針（在linux下系統堆棧空間是2頁面，就是8K的內存，其中在這塊內存中，低地址上放入了值，這個值就是進程控制塊task_struct的值）；
- arg就是傳給子進程的參數一般爲（0）；
- flags爲要複製資源的標誌，描述你需要從父進程繼承那些資源（是資源複製還是共享，在這裏設置參數：
下面是flags可以取的值
標誌 含義
CLONE_PARENT 創建的子進程的父進程是調用者的父進程，新進程與創建它的進程成了“兄弟”而不是“父子”
CLONE_FS 子進程與父進程共享相同的文件系統，包括root、當前目錄、umask
CLONE_FILES 子進程與父進程共享相同的文件描述符（file descriptor）表
CLONE_NEWNS 在新的namespace啓動子進程，namespace描述了進程的文件hierarchy
CLONE_SIGHAND 子進程與父進程共享相同的信號處理（signal handler）表
CLONE_PTRACE 若父進程被trace，子進程也被trace
CLONE_VFORK 父進程被掛起，直至子進程釋放虛擬內存資源
CLONE_VM 子進程與父進程運行於相同的內存空間
CLONE_PID 子進程在創建時PID與父進程一致
CLONE_THREAD Linux 2.4中增加以支持POSIX線程標準，子進程與父進程共享相同的線程羣
區別：
- fork不對父子進程的執行次序進行任何限制，fork返回後，子進程和父進程都從調用fork函數的下一條語句開始行，但父子進程運行順序是不定的，它取決於內核的調度算法
- vfork調用中，子進程先運行，父進程掛起，直到子進程調用了exec或exit之後，父子進程的執行次序纔不再有限制
- clone中由標誌CLONE_VFORK來決定子進程在執行時父進程是阻塞還是運行，若沒有設置該標誌，則父子進程同時運行，設置了該標誌，則父進程掛起，直到子進程結束爲止。
-
clone和fork的調用方式很不相同，clone調用需要傳入一個函數，該函數在子進程中執行。
-
clone和fork最大不同在於clone不再複製父進程的棧空間，而是自己創建一個新的。 （void *child_stack,）也就是第二個參數，需要分配棧指針的空間大小，所以它不再是繼承或者複製，而是全新的創造。