浅谈fork（）

                                                浅谈fork

如有问题，还请多多指教！

• fork是什么？（PCB 进程唯一描述符）

     一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。
    一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

 

• fork（）函数

头文件  #include <unistd.h>

函数原型 pid_t fork(void);

pid_t 是fork的函数值，类似于int 类型，返回值有三种

1. >0 pid_t 就是父进程执行fork后，创建的子进程的id
2. =0 证明是子进程
3. <0 创建子进程失败。

函数的使用：

fork()下的程序是并发运行的。

getpid（）得到当前程序的pid  getppid() 得到父进程的pid。

 

• fork（） 在实际中的使用

• 如上图所示：

 父子进程中的n是同一块地址吗？

首先，我们肯定知道的是 n肯定不是同一块地址，这里我们看到的都是逻辑地址，即虚拟地址，因为两个的程序的逻辑是一样的，所以他们的逻辑地址是一样的。每一个进程都有自己的内存，所以他们对应的实际地址不是同一个哦。

 

• 数一数有几个A？

                            

                           6                                             8                                               3

这里我们需要知道的是，printf() 这个函数，并不是我们一调用就会里面显示出来，printf()函数有一个缓冲区，我们先将数据写到缓冲区中，然后打印缓冲区的条件，来进行是否打印。

打印缓冲区的条件：1. 缓冲区放满 2. 被强制刷新   3. 程序结束时

• Fork的写时复制

fork采用的是写时拷贝技术，这一块为什么用写时拷贝技术呢，我就简单总结一下，我们复制两个一样的程序如果只是为了看，那我们就不复制了，谁想看 谁就看，如果我们想要修改一个的时候，我们在将其复制，这样可以节省时间和空间。

fork（）会产生一个和父进程完全相同的子进程，但子进程在此后多会exec系统调用，出于效率考虑，linux中引入了“写时复制“技术，也就是只有进程空间的各段的内容要发生变化时，才会将父进程的内容复制一份给子进程。在fork之后exec之前两个进程用的是相同的物理空间（内存区），子进程的代码段、数据段、堆栈都是指向父进程的物理空间，也就是说，两者的虚拟空间不同，但其对应的物理空间是同一个。

当父子进程中有更改相应段的行为发生时，再为子进程相应的段分配物理空间，如果不是因为exec，内核会给子进程的数据段、堆栈段分配相应的物理空间（至此两者有各自的进程空间，互不影响），而代码段继续共享父进程的物理空间（两者的代码完全相同）。而如果是因为exec，由于两者执行的代码不同，子进程的代码段也会分配单独的物理空间。

 

fork时子进程获得父进程数据空间、堆和栈的复制，所以变量的地址（当然是虚拟地址）也是一样的。

每个进程都有自己的虚拟地址空间，不同进程的相同的虚拟地址显然可以对应不同的物理地址。因此地址相同（虚拟地址）而值不同没什么奇怪。

“写时复制”的具体过程是这样的：

fork子进程完全复制父进程的栈空间，也复制了页表，但没有复制物理页面，所以这时虚拟地址相同，物理地址也相同，但是会把父子共享的页面标记为“只读”（类似mmap的private的方式）

如果父子进程一直对这个页面是同一个页面，直到其中任何一个进程要对共享的页面“写操作”，这时内核会复制一个物理页面给这个进程使用，同时修改页表。而把原来的只读页面标记为“可写”，留给另外一个进程使用。

这就是所谓的“写时复制”。

 

• 僵尸进程

子进程先于父进程结束，父进程没有调用 wait 获取子进程的退出码，此时，子进 程变成僵死进程。

解决办法：父进程调用 wait 获取退出码，或 父进程先  结束，让 init 进程接管子进 程。

在Linux系统中，一个进程结束了，但是他的父进程没有等待调用（wait/waitpid）他，那么他将变成一个僵尸进程。通过ps命令查看其带有defunct的标志。僵尸进程是一个早已死亡的进程，但在进程表（processs table）中仍占了一个位置（slot）。
但是如果该进程的父进程已经先结束了，那么该进程就不会变成僵尸进程。因为每个进程结束的时候，系统都会扫描当前系统中所运行的所有进程，看看有没有哪个 进程是刚刚结束的这个进程的子进程，如果是的话，就由Init进程来接管他，成为他的父进程，从而保证每个进程都会有一个父进程。而Init进程会自动 wait其子进程，因此被Init接管的所有进程都不会变成僵尸进程。

 

 

1. 使用wait：

     

我们可以看见 wait会阻塞父进程，要等到子进程结束才会执行，如果想一起执行还需要改进的。

 

1. 使用init进程（pid为1）接管