【操作系统】5/35进程原语

系统内置的、关于进程开发相关的api函数接口、进程创建、进程回收、进程重载等内容。

fork函数

叉子，联想进程之间的关系。

父子进程关系，Linux操作系统的进程间关系是强亲缘的，所有进程都要父进程。

大多数情况下，子进程都是通过父进程创建出来的，通过fork函数创建出来的。

并不是fork函数创建出父与子，这不就俩进程了。

而是：父进程调用fork函数，创建出子进程。

fork函数一次创建一个子进程。

fork的调用者为父进程。

亲缘关系不单单是创建的关系。

Linux系统的1号进程，是没有父进程的，开机启动的第一个进程，是所有进程的根源。

设备启动后，系统首个进程为init 1号进程，所有进程根源，它没有父进程。

ps aux查看进程。

fork函数：没参数，直接调用，返回值类型：pid_t

pid_t pid; 进程id类型，就是进程编号。

因此，调用fork函数，会将进程号返回回来。

直接pid=fork();

默认情况下，子进程会继承父进程的很多东西。

其中包括工作内容。父进程干啥子进程就干啥。

pid小的就是父进程。

unistd.h可以理解为Linux系统头文件。类似于Windows.h

父子进程继承概念

不是拷贝，但是类似。

当父进程创建子进程是，会将自身的资源数据“拷贝”给子进程，子进程可以继承到绝大多数父进程的资源、数据以及代码。

并不是真正的拷贝。

进程形态：0-3-4G，父进程创建子进程之后，其中的用户层，全部继承给子进程。有很多很多。

包括堆、栈、库、代码段、文件描述符等。

子进程既然继承了父进程，那为什么不走fork函数呢？

挑着走！

父进程，从起始到末尾，子进程：从fork之后开始，走到末尾。

这就是子进程不执行fork的原因。如果能调用那就套娃了。

父进程执行代码段内容，从起始位置执行到末尾，子进程从fork之后开始执行到末尾

避免进程创建。

如何区分父子

很多时候不希望子进程与父进程做一样的工作。

通过代码，让父进程和子进程走不同的位置。

可以通过if-else

通过fork返回值pid来实现。

Linux shift+k，跳转函数使用手册。

pid在父进程中，看到的是子进程id，但是在子进程中，id是0

可以通过pid，就能看出父子关系。

即，pid>0和pid==0这两种情况。

getpid();函数，可以获取进程id号。

perror("string")，是错误处理。

On success, the PID of the child process is returned int the parent, and 0 is returned in the child. 

就是说，正常的父进程，他的pid得到的是子进程的id，那么子进程存在，pid就有数，然后进入if条件，用getpid获取父进程自己的pid号。

然后子进程进入fork函数之后，由于自己是子进程pid就是0，进入else if，然后就返回的是子进程自己的pid号。

进程函数

pid_t fork(void);创建子进程，返回子进程编号。

pid_t getpid(void);成功返回调用进程的pid

pid_t getppid(void);成功返回调用进程父进程的pid。

继承

继承类似拷贝，但是不是共享。两人用一个才是共享。

子进程修改继承的资源与父进程无关。

如果定义一个变量a，然后在子进程中修改这个a，然后结果就是：互不影响。

一个父进程可能有十几个子进程，那么就会调用很多fork函数，然后进行校验。

多进程模型创建

肯定是循环

如果是单纯的for5循环fork的话，并不是创建了5个fork

要考虑到，这个代码，子进程里也有。

因此，千万不能让子进程走循环！

让系统判断出来，我当前的进程是子进程，然后就退出循环，因此，父进程还是一如既往的创建了5个子进程，但是子进程不会再创建了。

 一父五子。

输出顺序有可能不对，有可能数据到缓冲区速度变慢，但是无伤大雅，我们创建出进程即可。

fork函数问题

4fork()，父进程一共创建了多少个进程？

父进程创建4个，1子创建3个，2子创建2个，3子创建1个。

11子创建2个，12子创建1个，21子创建1个，111子创建1个。

最终创建了15个进程。

fork();

fork()&&fork()||fork();

fork();

父子进程的工作区划分

父进程工作区，main函数中，除了else if子进程代码段除外，其余都是父进程工作区。

子进程工作区，只有else if 里面的一段。不允许子进程踏出工作区的。

如果子进程执行完毕可以通过exit，结束子进程。

只要不是else if里的所有代码段，都是父进程工作区。

while(1)就是为了避免子进程踏出工作区。

如果不避免，则挑出else if，就会进入父进程工作区了，有冲突。

父子进程fork执行

子进程执行fork函数，但是不创建。

因此pid接收到0。

fork函数里面有两个主要方法，一个叫create，一个叫clone

create，子进程创建，是一个新生态进程，并没有初始化，无法调用。此时并没有返回值。

clone，子进程初始化。内容填充。子进程可以调用执行了，变成了就绪态。就绪态了就有返回值了，返回一个子进程pid。虽然没法执行，但是pid存在。

fork成功，返回一个0，也就是fork函数结尾返回一个0。

因此！可以了解到，如果是创建子进程的create再clone，直接从return pid走了，得到的就是子进程pid号。

而子进程，进入fork函数之后，不执行create和clone，直接拿到返回值0而已，因此子进程中的pid是0。

fork可以让两个进程执行同一个函数，做两件事。创建走前两步，执行走最后一步。

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新版fork的继承机制以及fork函数的版本变更

在父进程的用户态中，当父进程创建子进程成功，会将所有的数据拷贝给子进程。

因此，子进程继承了：堆栈库、文件描述符等用户层内容。

但是有隐患，如果子进程不用这个拷贝，浪费了资源。

直接拷贝不是最好的方案，不知道子进程是否需要我们的资源。

第一版fork采用直接拷贝形式，但是如果子进程不需要使用继承数据，那么这个拷贝没有任何意义，反正是一种毫无意义的拷贝开销。

第二版：vfork函数2.0fork，这种的子进程，没有用户层内容，空的。

需要开发者自行设置初始化。

因此，想继承就fork，不想就vfork

exec函数，帮助进程初始化一个0-3G用户空间，重载用户空间。

vfork要和exec函数一起使用。vfork已经被废弃了，不用了我们。

2.0并没有解决1.0的问题

3.0解决了拷不拷贝的问题。

加入机制：读时共享，写时复制

首先fork之后，子进程将父进程的内核层拷贝，但是，这并不是完全拷贝，因为父子不可能完全一样，这就得再pcb中体现，内核层拷贝是必要的。

内核层部分拷贝，另一部分独立生成。

然后考虑用户层，就用了机制：读时共享，写时复制

用户层：读映射。

子进程可以对父进程用户层进行读访问。

对父进程的用户层进行0x10进行读映射，产生一块新的映射内存，然后子进程用户层进行对映射内存的访问。访问映射内存(读)。即：

读时共享，一行数据也不需要拷贝，可以让子进程访问父进程内容。

如果某一时刻，子进程要修改数据，就触发写时复制。

映射是不允许修改的，写访问触发，就是写时复制。你要写，就给你复制一份儿。

写时复制，子进程要修改父进程数据内容，父进程将数据拷贝给子进程一份。

而此时的复制，才是有意义的复制。

子进程刚被创建时，通过映射共享读取父进程数据，检测到子进程要修改共享数据，触发复制机制，将父进程的内容拷贝一份给子进程，通过这种策略避免无意义拷贝开销。

如果父进程创建之后修改了值，也会触发写时复制，也就是说，不管是父还是子，只要修改了就会触发写时复制。