https://blog.csdn.net/wujiafei_njgcxy/article/details/77116175(原文地址)
在Linux中主要提供了fork、vfork、clone三個進程創建方法。
在linux源碼中這三個調用的執行過程是執行fork(),vfork(),clone()時,通過一個系統調用表映射到sys_fork(),sys_vfork(),sys_clone(),再在這三個函數中去調用do_fork()去做具體的創建進程工作。
fork
fork創建一個進程時,子進程只是完全複製父進程的資源,複製出來的子進程有自己的task_struct結構和pid,但卻複製父進程其它所有的資源。例如,要是父進程打開了五個文件,那麼子進程也有五個打開的文件,而且這些文件的當前讀寫指針也停在相同的地方。所以,這一步所做的是複製。這樣得到的子進程獨立於父進程, 具有良好的併發性,但是二者之間的通訊需要通過專門的通訊機制,如:pipe,共享內存等機制, 另外通過fork創建子進程,需要將上面描述的每種資源都複製一個副本。這樣看來,fork是一個開銷十分大的系統調用,這些開銷並不是所有的情況下都是必須的,比如某進程fork出一個子進程後,其子進程僅僅是爲了調用exec執行另一個可執行文件,那麼在fork過程中對於虛存空間的複製將是一個多餘的過程。但由於現在Linux中是採取了copy-on-write(COW寫時複製)技術,爲了降低開銷,fork最初並不會真的產生兩個不同的拷貝,因爲在那個時候,大量的數據其實完全是一樣的。寫時複製是在推遲真正的數據拷貝。若後來確實發生了寫入,那意味着parent和child的數據不一致了,於是產生複製動作,每個進程拿到屬於自己的那一份,這樣就可以降低系統調用的開銷。所以有了寫時複製後呢,vfork其實現意義就不大了。
vfork
vfork系統調用不同於fork,用vfork創建的子進程與父進程共享地址空間,也就是說子進程完全運行在父進程的地址空間上,如果這時子進程修改了某個變量,這將影響到父進程。
因此,上面的例子如果改用vfork()的話,那麼兩次打印a,b的值是相同的,所在地址也是相同的。 但此處有一點要注意的是用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也是在父進程中返回子進程的進程號,在子進程中返回0。
用 vfork創建子進程後,父進程會被阻塞直到子進程調用exec(exec,將一個新的可執行文件載入到地址空間並執行之。)或exit。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
系統調用fork()和vfork()是無參數的,而clone()則帶有參數。fork()是全部複製,vfork()是共享內存,而clone() 是則可以將父進程資源有選擇地複製給子進程,而沒有複製的數據結構則通過指針的複製讓子進程共享,具體要複製哪些資源給子進程,由參數列表中的 clone_flags來決定。另外,clone()返回的是子進程的pid。
一、fork
1. 調用方法
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
正確返回:在父進程中返回子進程的進程號,在子進程中返回0
錯誤返回:-1
2. fork函數調用的用途
一個進程希望複製自身,從而父子進程能同時執行不同段的代碼。
二、vfork
1. 調用方法
與fork函數完全相同
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t vfork(void);
正確返回:在父進程中返回子進程的進程號,在子進程中返回0
錯誤返回:-1
2. vfork函數調用的用途
用vfork創建的進程主要目的是用exec函數執行另外的程序。
三、clone
1.調用方法
#include <sched.h>
int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg);
正確返回:返回所創建進程的PID,函數中的flags標誌用於設置創建子進程時的相關選項,具體含義參看P25
錯誤返回:-1
2.clone()函數調用的用途
用於有選擇地設置父子進程之間需共享的資源
四、fork,vfork,clone的區別
1. fork出來的子進程是父進程的一個拷貝,即,子進程從父進程得到了數據段和堆棧段的拷貝,這些需要分配新的內存;而對於只讀的代碼段,通常使用共享內存的方式訪問;而vfork則是子進程與父進程共享內存空間, 子進程對虛擬地址空間任何數據的修改同樣爲父進程所見;clone則由用戶通過參clone_flags 的設置來決定哪些資源共享,哪些資源拷貝。
2. 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;而在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。