進程創建（一）之 fork & vfork

原創

慵懒de疯子

2020-02-20 18:25

一、進程創建（PCB、虛擬地址空間、頁表、數據（映射關係加載好））
1、fork

fork可以從已有的進程中創建出一個新進程也叫作子進程，原來的那個進程就叫做父進程。一般，fork創建出子進程後，子進程一般是和父進程代碼實現共享，數據實現寫時拷貝的。

進程調用fork，當控制轉移到內核中的fork代碼後，內核會（1）將分配新的內存塊和內核數據結構給子進程。（2）將父進程部分數據結構拷貝至子進程。（3）添加子進程到系統進程列表當中。（4）fork返回，開始調度器調度

fork的返回值：（這個我有在前面的博客中具體寫過原因，可以戳此鏈接：https://blog.csdn.net/apt1203jn/article/details/79779888）
（1）子進程返回0；（2）父進程返回子進程的pid
fork的常規用法：（1）一個父進程希望複製自己，使得父子進程同時執行不同的代碼段（eg：父進程等待客戶端請求，創建子進程來處理請求）。（2）一個進程要執行一個不同的程序（eg：子進程從fork返回之後，調用exec函數）
調用fork失敗的原因：（1）內存不夠（2）實際用戶的進程數超過了限制

2、vfork

vfork()創建子進程的特點：

* 子進程和父進程共享地址空間（fork的子進程具有獨立的地址空間）
* vfork保證子進程先運行，在它調用exec或（exit）之後父進程纔可能被調度運行

測試用例：

（1）驗證一下vfork（）創建出的子進程會先於它的父進程調度運行（讓子進程sleep一下使它的生命週期變長）

先寫Makefile

.OPHNY:test

test:test.c
        gcc -o test test.c

.OPHNY:clean
        clean:
            rm -f test

test.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int g_val = 100;
int main()
{
      //pid_t id = fork();
      pid_t id = vfork();
      if (id == 0){
            printf("child, pid:%d, ppid:%d, g_val:%d,&g_val:%p\n", getpid(), get    ppid(), g_val, &g_val);
            sleep(3);
            exit(1);
      }
      else if (id > 0){
            printf("father, pid:%d, ppid:%d, g_val:%d,&g_val:%p\n", getpid(), ge    tppid(), g_val, &g_val);
            exit(2);
      }    
      return 0;
}

先來看一下調用fork（）創建子進程的運行結果

註釋掉fork（），看一下vfork()創建子進程之後的調度順序
運行結果：

由圖可見，vfork() 創建的子進程會先運行，在子進程調用exit函數之後父進程纔可能被調度運行。
大家可以自行驗證一下，我沒有開另外的終端檢測，所以運行效果不是非常非常明顯，大家自己動手驗證一下哦！

（2）驗證父進程和子進程共用一塊地址空間
test.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int g_val = 100;
int main()
{
      pid_t id = fork();
      //pid_t id = vfork();
      if (id == 0){
          printf("befor:child, pid:%d, ppid:%d, g_val:%d,&g_val:%p\n", getpid(), getppid(), g_val, &g_val);

          g_val = 200;
          printf("after:child, pid:%d, ppid:%d, g_val:%d,&g_val:%p\n", getpid(), getppid(), g_val, &g_val);

          sleep(1);
          exit(1);
      }
      else if (id > 0){
          printf("father, pid:%d, ppid:%d, g_val:%d,&g_val:%p\n", getpid(), ge    tppid(), g_val, &g_val);
      }
      return 0;
}

注：Makefile文件同上一個