写时复制(COW)与vfork

已于 2022-03-08 22:32:17 修改
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分类专栏： Linux 文章标签： 蓝桥杯 c语言 c++
于 2022-03-07 21:30:47 首次发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Scroll_C/article/details/123337151
本文详细介绍了写时复制(Copy-On-Write)原理和系统调用vfork，阐述了进程的退出方式，包括exit、_exit以及它们与vfork的关系，并讨论了进程退出时的相关处理函数，如atexit、on_exit。同时，文章提到了wait、waitpid和waitid等等待子进程终止的函数，以及在使用vfork时应注意的事项。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

写时复制(COW)与vfork

一个新进程的诞生：物理内存

写时复制(copy-on-write)

  • 对fork-exec流程的改进
    • 对于代码段、数据段等，父子进程可以共享，节省拷贝开销
    • 父子进程的页表均指向同一块物理内存页帧
    • 当子进程进程空间的内容要修改时，才会真正将段复制到子进程
    • 写时复制：
      • 仅仅为子进程复制父进程的虚拟页表项
      • 对将要修改的页面修改页表项

系统调用：vfork

  • 对fork的改进
    • 对fork的改进更为彻底、简单粗暴
    • vfork是为子进程立即执行exec的程序而专门设计的
      • 无需为子进程复制虚拟内存页或页表，子进程直接共享父进程的资源，直到其成功执行exec或是调用exit退出
      • 在子进程调用exec之前，将暂停执行父进程

进程的退出：exit

终止当前进程

  • exit函数
    • POSIX标准和ANSI C定义的标准函数
      • #include<stdlib.h>
      • 其实是对系统调用_exit的封装
    • 函数原型：void exit(int status);
    • 函数功能：终止当前进程
    • 参数说明：用于标识进程的退出状态，shell或父进程可以获取该值
      • 0 ：表示进程正常退出
      • -1/1：表示进程退出异常
      • 2~n：用户可自定义
  • exit函数背后
    • 执行流程
      • 调用退出处理程序(通过atexit、on_exit注册的函数)
      • 刷新stdio流缓冲区
      • 使用由status提供的值执行_exit系统调用函数
        • 关闭进程打开的文件描述符、释放进程持有的文件锁
        • 关闭进程打开的信号量、消息队列
        • 取消该进程通过mmap创建的内存映射
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Redis第十三讲 COW写时复制机制在Redis中的应用
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【进程与线程】fork() 和 vfork() 函数
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在操作系统中，fork()和vfork()是两种用于创建子进程的系统调用。虽然它们的目的都是创建一个新的子进程，但在实现和行为上有显著差别。
fork()、写时复制、vfork()
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转载：http://blogold.chinaunix.net/u2/66321/showart_725988.html解释得非常帅气！  最近几本关于L的书，想来通络一下。也干了近几件疯狂的事情，想想都要偷着自娱自乐一番，真是无聊到尽头了，也就是另一番风景。有些你以前一直巴巴的信仰为真的东西，偶乐改变一下，结果发现，原来不是那个理，换个道也没什么比以前差的，丫，这样，也不
fork()，vfork()，写时复制(Copy-On-Write, COW)
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fork()与写时复制(Copy-On-Write, COW) 概念 fork函数： 返回子进程的pid给父进程：父进程没有函数可以获取所有子进程的pid。 返回0给子进程：子进程可以通过getppid获取父进程的pid;而PID=0是内核交换进程，不可能是子进程，因此返回0作为标识，与父进程区分。 COW技术： Linux的fork()使用写时复制技术，父子进程用的是相同的物...
Linux之fork、vfork、写时复制
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一、传统的fork() 传统的fork()系统调用直接把所有的资源复制给新创建的进程。这种实现过于简单并且效率低下，因为它拷贝的数据或许可以共享。更糟糕的是，如果新进程打算立即执行一个新的映像，那么所有的拷贝都将前功尽弃。 现在有一个父进程P1，这是一个主体，那么它是有灵魂也有身体的。现在在其虚拟地址空间（有相应的数据结构）上有：正文段，数据段，堆，栈这四个部分，相应的，内核要为这四个部分分配各...
fork，写时复制(copy-on-write)，vfork
weixin_30788239的博客
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fork，写时复制(copy-on-write)，vfork fork，写时复制(copy-on-write)，vforkaqueforkvfork写时复制 进程创建 进程创建分为三种情况 1.共享 父进程与子进程共享数据段、堆栈段、代码段，也就是说子进程对数据进行的改变会直接影响父进程。 2.写时复制(Copy-On-Wr...
[c/c++]4.fork、vfork、clone和写时拷贝（copy on write）技术
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进程创建 进程创建 首先说明Linux下的进程与线程比较相近。这么说的一个原因是它们都需要相同的数据结构来表示，即task_struct。区别在于一个有独立的用户空间，一个是共享的用户空间（如果完全没有用户空间则是内核线程，不需要）。 Linux的用户进程不能直接被创建出来，因为不存在这样的API。它只能从某个进程中复制出来，再通过exec这样的API来切换到实际想要运...
详谈Linux写时拷贝技术(copy-on-write)必看篇
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Linux中的写时拷贝（Copy-On-Write, COW）技术是一种高效且节省资源的内存管理策略，尤其在处理进程创建如`fork()`时显得尤为重要。COW的基本思想是在数据未被修改前，多个进程可以共享同一份数据的物理副本，从而...
浅谈Linux vfork与fork简单对比分析
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在`fork`后，父子进程共享数据段和代码段，但在任何一方试图修改数据时，系统会使用写时拷贝技术，即COW（Copy-On-Write）。这意味着直到有一个进程尝试修改内存时，才会真正复制内存页。这种机制可以有效避免不必...
Linux中写时复制的fork和vfork的实际区别
Meows的牧场
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我们知道fork是创建一个子进程，需要拷贝大量的内存和进程上下文，而vfork则不需要拷贝父进程内容，因为它立马就会调用execve()等函数，执行新的程序。但是在Linux内核中（几乎是所有现代操作系统中）实现了一种叫做copy_on_write的技术，就是fork()了之后，并不拷贝父进程实际的内存数据。只有当父进程或子进程对这个数据进行了修改，才会进行真正的拷贝。那么vfork()和fork(
linux 进程创建的五种方法fork/vfork/execv/clone
一个追逐梦想的码农
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本专栏介绍：以实战为主线，从浅到深逐步介绍并发编程的核心知识，在SMP架构系统下需要用到的并发性能相关的要点，不仅满足面试需求，而且让自己的技能提升到并发架构的层次。在linux中每个进程都有一个编号号PID，它的父进程的编号为PPID。当我们用ps -ef查看时，就可以看到每个进程的PID和PPID。我们发现，Linux下最原始的PID为0，由它产生了两个PID分别1，2的子进程，后面的进程的PPID都为1或2。进程创建方式fork,execv,vfork,clone,后台进程介绍和编码例子。
【Linux C | 进程】创建进程 | vfork函数+exec函数，以及system函数——文中很多C语言例子帮助理解
wkd_007的博客
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本文先举例介绍了vfork函数，再举例介绍exec系列函数，最后介绍了system函数，文中提供了很多C语言例子帮助理解。
第二十八篇，关于exec函数族函数接口， vfork() 函数的使用，研究vfork()父子进程的资源问题，进程之间的通信方式——无名管道，有名管道，信号的详细解答
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一、exec函数族函数接口。 1、什么是exec函数族？ 指的是一堆可以帮我们执行程序的函数接口。 2、exec函数族函数接口作用？ 让一个新的程序替换到子进程，让新的程序作为子进程，PID号不会变。 使用格式： #include <unistd.h> int execl(const char *path, const char *arg, .../* (char *) NULL */); int execlp(const char *fi...
写时复制技术(摘自C语言中文网)
qq_37447786的博客
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我们知道了一个进程如何采用请求调页，仅调入包括第一条指令的页面，从而能够很 快开始执行。然而，通过系统调用 fork() 的进程创建最初可以通过使用类似于页面共享的技术，绕过请求调页的需要。这种技术提供了快速的进程创建，并最小化必须分配给新创建进程的新页面的数量。 回想一下，系统调用 fork() 创建了父进程的一个复制，以作为子进程。传统上，fork() 为子进程创建一个父进程地址空间的副本，复制属于父进程的页面。然而，考虑到许多子进程在创建之后立即调用系统调用 exec()，父进程地址空间的复制可能没有
使用vfork、exec系列函数、wait/waited实现system函数的功能
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使用vfork、exec系列函数、wait/waited实现system函数的功能 #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> int _system(const char* cmd) { const char* space = N
fork()、COW和vfork()的区别
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一个进程可以通过调用fork()或者vfork()函数来创建一个新进程，调用进程被成为父进程，产生的新进程叫做子进程。而在调用（以fork()为例）fork()的时候，会产生两个返回值，一个是返回给父进程，另一个是返回给子进程。而用户可以通过返回值来判断哪个是父进程，哪个是子进程。在子进程中返回值为0，而在父进程中的返回值为子进程ID。这种安排是有理由的。一个进程可以有多个子进程，但是却只能有一个
vfork
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<think>好的，我现在需要回答用户关于vfork系统调用的问题。首先，用户希望了解vfork在类Unix操作系统中的相关信息。根据用户提供的系统级指令，我需要确保回答符合格式要求，比如行内数学表达式用$...$，独立公式用$$...$$，正确使用中文，生成相关问题，并在引用处添加标识。 首先，我应该回忆vfork的基本概念。vfork是Unix系统中的一个系统调用，用于创建新进程，通常用于执行exec系列函数。与fork不同，vfork不会复制父进程的页表，而是让子进程共享父进程的地址空间，这样可以更高效。但使用时需要特别小心，避免修改父进程的数据，否则可能导致不可预料的结果。 接下来，我需要整理vfork的主要特点。例如，它创建子进程时暂停父进程，直到子进程调用exec或exit；子进程不应修改内存，否则会影响父进程。此外，vfork的历史背景也很重要，早期fork没有写时复制（Copy-on-Write）时，vfork更高效，但现在可能被优化过的fork取代。 然后，根据用户提供的引用，我需要检查是否有相关内容可以引用。例如，引用[3]提到不需要调用setpgid()，因为spawn调用会等待子进程加入进程组后再返回。这可能与vfork的行为有关，因为vfork在子进程执行exec或exit之前，父进程是暂停的，所以避免了竞争条件。因此，在回答vfork的父进程行为时，可以引用这一点，说明vfork如何避免传统fork中的某些问题。 接下来，用户要求生成相关问题。我需要考虑用户可能的后续疑问，比如vfork与fork的区别、适用场景、安全性问题、现代系统的使用情况等。同时，还要确保每个引用正确对应到相关内容。 在结构上，我需要按照用户示例中的方式，先介绍vfork，再分点详细说明特点、注意事项、与fork的区别，然后结合引用内容解释相关机制。最后列出相关问题。 要注意避免使用Markdown格式，但用户示例中使用了代码块，所以需要保持Python代码的正确格式。不过用户的问题是关于vfork，可能不需要代码示例，但如果有相关代码，比如使用vfork的C程序片段，可以加入。但根据引用内容，可能不需要，所以可能直接文字描述。 最后，检查LaTeX语法是否正确，是否有行内公式，虽然当前问题可能不涉及数学表达式，但如果有相关内容，比如进程ID的计算，可能需要用$符号包裹。例如，进程ID变量$pid$。 现在，我需要确保所有引用正确放置。例如，在讨论vfork的父进程暂停时，引用[3]提到不需要setpgid()调用，因为spawn调用在子进程放入进程组后才返回，这可能与vfork的机制相关，所以可以在这里添加引用标识[^3]。 总结回答结构： 1. vfork的定义和用途 2. 主要特点：共享地址空间、父进程暂停、高效但危险 3. 注意事项：子进程不应修改内存、必须调用exec/exit 4. 与fork的区别：复制机制、性能、安全性 5. 现代系统中的使用情况：由于COW的fork，vfork可能被替代 6. 引用相关部分，特别是关于进程组和竞争条件的引用[^3] 7. 生成相关问题 在写作过程中，要确保语言通顺，结构清晰，符合用户的要求。</think>### vfork系统调用解析 `vfork`是类Unix操作系统中用于创建新进程的系统调用，主要设计用于高效执行`exec`系列函数。其核心机制是通过**共享父进程地址空间**来避免传统`fork`的完整内存复制开销，但使用时需严格遵守特定限制[^1]。 #### 一、主要特点 1. **地址空间共享** 子进程与父进程共享内存空间，直到调用`exec`或`exit`。这避免了传统`fork`的写时复制（Copy-on-Write）机制，但要求子进程**不得修改内存**，否则会破坏父进程状态[^3]。 2. **父进程挂起** 父进程在`vfork`调用后暂停执行，直到子进程通过`exec`加载新程序或调用`exit`终止。这种设计消除了传统`fork`可能引发的进程组竞争条件，如引用[3]所述： > 父进程无需调用`setpgid()`，因为子进程已加入进程组后才会返回[^3]。 3. **高效但高风险** 在早期系统中，`vfork`比`fork`更高效，但现代系统通过优化`fork`的写时复制机制，使得`vfork`的使用场景逐渐减少。 #### 二、使用注意事项 - **子进程行为限制** 子进程只能调用`exec`或`exit`，若执行其他操作（如修改变量或调用非异步信号安全函数），可能导致未定义行为。 - **返回值处理** `vfork`在父进程中返回子进程PID，在子进程中返回0，与`fork`类似。 #### 三、与`fork`的关键区别 | 特性 | vfork | fork | |---------------|---------------------------|--------------------------| | 内存复制 | 无，共享父进程空间 | 写时复制（COW） | | 父进程状态 | 挂起直到子进程结束 | 立即恢复执行 | | 适用场景 | 子进程立即调用`exec` | 通用进程复制 | | 安全性 | 高风险，需严格遵循规则 | 相对安全 | #### 四、现代系统中的使用 由于`fork`的COW机制已高度优化，`vfork`在Linux等系统中**可能仅是`fork`的别名**，但仍需遵循其语义限制[^1]。 ```c #include <unistd.h> pid_t vfork(void); // 函数原型 ```
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