fork vfork clone區別

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。

fork()調用執行一次返回兩個值,對於父進程,fork函數返回子程序的進程號,而對於子程序,fork函數則返回零,這就是一個函數返回兩次的本質。在fork之後,子進程和父進程都會繼續執行fork調用之後的指令。子進程是父進程的副本。它將獲得父進程的數據空間,堆和棧的副本,這些都是副本,父子進程並不共享這部分的內存。也就是說,子進程對父進程中的同名變量進行修改並不會影響其在父進程中的值。但是父子進程又共享一些東西,簡單說來就是程序的正文段。正文段存放着由cpu執行的機器指令,通常是read-only的。

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。


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