用于创建进程和线程的 Linux 系统调用

Question

我在paper 中读到，创建进程和线程的底层系统调用实际上是相同的，因此通过线程创建进程的成本并没有那么高。

• 首先，我想知道创建的系统调用是什么 进程/线程（可能是示例代码或链接？）
• 第二，是 作者正确地假设创建进程而不是 线程便宜吗？

编辑：
引用文章：

用进程替换 pthread 出奇的便宜， 特别是在同时调用 pthread 和进程的 Linux 上 使用相同的底层系统调用。

Answer 1

创建线程的底层系统调用是clone(2)（它是特定于Linux 的）。顺便说一句，Linux 系统调用列表在syscalls(2) 上，您可以使用strace(1) 命令来了解某个进程或命令完成的系统调用。进程通常使用fork(2)（或vfork(2)，这几天没多大用处）创建。但是，您可以（并且某些 C 标准库可能会这样做）使用某种特定形式的 clone 创建它们。我猜内核正在共享一些代码来实现clone、fork 等...（因为某些功能，例如virtual address space 的管理很常见）。

确实，在大多数 Unix 系统上，进程创建（以及线程创建）通常都非常快（因为它们使用 copy-on-write 机制来表示 virtual memory），通常只有几分之一毫秒。但是您可能会遇到病态病例（例如thrashing），这会使时间更长。

由于大多数C standard library 在Linux 上的实现是free software，您可以研究系统上的源代码（通常是GNU glibc，但有时是musl-libc 或其他）。

Answer 2

进程通常使用fork 创建，现在线程（轻量级进程）通常使用clone 创建。然而，有趣的是，也存在 1:N 线程模型，但它们也不这样做。

fork 和 clone 在内部映射到相同的内核函数 do_fork。这个函数可以创建一个与旧进程共享地址空间的轻量级进程，也可以创建一个单独的进程（以及许多其他选项），具体取决于您提供给它的标志。 clone 系统调用或多或少是该内核函数的直接转发（并由更高级别的线程库使用），而 fork 将 do_fork 包装到具有 50 年历史的传统 Unix 函数的功能中。

重要的区别在于fork 保证创建一个完整的、单独的地址空间副本。正如 Basil 正确指出的那样，现在是通过写时复制完成的，因此并不像人们想象的那么昂贵。
当你创建一个线程时，它只是重用了原来的地址空间和相同的内存。

但是，由于写入时复制，不应假设在类 unix 系统上创建进程通常是“轻量级”的。它比在 Windows 下要轻一些，但它远非免费。
一个原因是，虽然没有复制实际的页，但新进程仍然需要页表的副本。对于使用大量内存的进程，这可能是几千字节到几兆字节的内存。 另一个原因是，虽然写时复制是不可见的，并且是一个巧妙的优化，但它不是免费的，它不能变魔术。当数据被任一进程修改时，这不可避免地会发生，受影响的页面会出错。

Redis 是一个很好的例子，你可以看到 fork 不是轻量级的（它使用 fork 进行后台保存）。