分叉与线程答案

【问题标题】：Forking vs Threading分叉与线程
【发布时间】：2013-04-27 14:15:54
【问题描述】：

我以前在我的应用程序中使用过线程并且非常了解它的概念，但是最近在我的操作系统讲座中我遇到了 fork()。这类似于线程。

我用谷歌搜索了它们之间的区别，我知道了：

Fork 只是一个新进程，看起来与旧进程或父进程完全一样，但它仍然是具有不同进程 ID 并拥有自己内存的不同进程。
线程是开销较小的轻量级进程

但是，我心中仍有一些疑问。

什么时候你应该更喜欢 fork() 而不是线程，反之亦然？
如果我想在小时候调用外部应用程序，我应该使用 fork() 还是线程来执行它？
在进行谷歌搜索时，我发现有人说在线程中调用 fork() 是一件坏事。为什么人们在做类似的事情时要在线程内调用 fork()？
fork() 确实不能利用多处理器系统，因为父进程和子进程不同时运行吗？

【问题讨论】：

标签： linux multithreading unix programming-languages fork

【解决方案1】：

分叉和线程方法的主要区别在于操作系统架构之一。早在设计 Unix 的时候，fork 是一个简单的系统，可以最好地满足大型机和服务器类型的要求，因此它在 Unix 系统上得到了普及。当微软从头开始重新构建 NT 内核时，它更多地关注线程模型。因此，今天仍然存在显着差异，Unix 系统在 fork 上的效率更高，而 Windows 在线程上的效率更高。您可以在 Apache 中最明显地看到这一点，它在 Unix 上使用 prefork 策略，在 Windows 上使用线程池。

特别针对您的问题：

什么时候你应该更喜欢 fork() 而不是线程，反之亦然？

在 Unix 系统上，您执行的任务远比仅仅实例化一个 worker 复杂得多，或者您想要单独进程的隐式安全沙盒。

如果我想在小时候调用外部应用程序，那么我应该使用 fork() 还是线程来做呢？

如果孩子将使用相同的代码执行与父母相同的任务，请使用 fork。对于较小的子任务，使用线程。对于单独的外部进程，两者都不使用，只需使用适当的 API 调用来调用它们。

在进行谷歌搜索时，我发现有人说在线程中调用 fork() 是一件坏事。为什么人们在做类似的事情时要在线程内调用 fork()？

不完全确定，但我认为复制一个进程和大量子线程在计算上相当昂贵。

由于父进程和子进程不同时运行，fork() 不能利用多处理器系统，这是真的吗？

这是错误的，fork 会创建一个新进程，然后该进程会利用操作系统任务调度程序中进程可用的所有功能。

【讨论】：

在 Unix 上，调用外部程序的正确 API 是 fork，然后是 exec（我在这里省略了许多其他细节）。对于一些特殊情况，还有更简单的替代方案（主要是popen）。
fork() 只复制调用线程。它并不昂贵，因为fork() 使用 COW。当您还想使用 fork() 而不直接跟随 exec*() 时使用线程通常是一个坏主意，因为当其他线程突然停止时，其他线程可能持有无法在子进程中释放的锁。

【解决方案2】：

分叉的进程称为重量级进程，而线程化的进程称为轻量级进程。

以下是它们之间的区别：

派生的进程被视为子进程，而线程化的进程称为兄弟进程。
分叉进程不与父进程共享代码、数据、堆栈等资源，而线程进程可以共享代码但有自己的堆栈。
进程切换需要操作系统的帮助，但线程切换不是必需的
创建多个进程是一项资源密集型任务，而创建多个线程是一项资源密集型任务
每个进程可以独立运行，而一个线程可以读取/写入另一个线程数据。线程和进程lecture

【讨论】：

我不认为它是如何在不问一些问题的情况下获得大量选票的。 1）一个分叉的进程被认为是一个子进程，而一个线程进程被称为兄弟进程。——这一点是无关紧要的，机器不关心你是孩子还是同胞。 2）进程切换需要操作系统的帮助，但线程切换不是必需的——它确实如此，除非您使用称为用户级线程的东西。 3）创建多个进程是一项资源密集型任务，而创建多个线程是资源密集型任务 - 取决于实现。
在 Linux 和许多其他系统上，进程并不比进程重。多亏了 COW，代码以及大部分堆和堆栈在子级和父级之间共享。一个分叉的进程可以与父进程共享东西，例如一个进程可以请求将与未来的子进程共享的内存。

【解决方案3】：

fork() 会生成一个新的进程副本，正如您所指出的。上面没有提到的是经常跟随的exec() 调用。这会用新进程（新的可执行文件）替换现有进程，因此，fork()/exec() 是从旧进程生成新进程的标准方法。

例如这就是您的 shell 从命令行调用进程的方式。您指定您的进程（例如ls）和shell fork，然后执行ls。

请注意，这在与线程非常不同的级别上运行。线程在进程内运行多行执行。分叉是一种创建新进程的方法。

【讨论】：