fork 考点

fork 系统调用

  • fork 函数的功能是复制当前进程,来创建一个新进程,称为子进程,创建好后,两个进程将执行 fork 调用之后的下一条指令,它们同时运行。子进程使用和父进程相同的程序计数器、代码段、数据空间、还有堆和栈。它不需要参数,但有返回值,fork函数被成功调用一次时会返回两次,两次返回的唯一区别是子进程中返回的是0值而父进程中返回子进程ID。否则返回负值,表示创建子进程失败,失败原因可能是进程数达到系统上限,也可能是系统内存不足 。
  • 之所以会返回两次是因为:复制时复制了父进程的堆栈段,所以两个进程都停留在fork函数中等待返回。因此fork函数会返回两次,一次是在父进程中返回,另一次是在子进程中返回。
  • fork后如果父进程挂了,子进程就归系统管理,也就是 init 进程。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
 
int main(void)
{
   int i;
   for(i=0; i<2; i++){
      fork();
      printf("-");
   }
 
   wait(NULL);
   wait(NULL);
 
   return 0;
}

上面程序执行后存在4个进程,输出8个 " - " 。
如果改为 printf("-\n"); 或加上 fflush(stdout); 则输出6个 " - " 。

<think>嗯,用户想了解Linux在考研中的核心考点。首先,我需要回忆一下操作系统考研通常覆盖的内容,尤其是涉及Linux的部分。根据提供的引用,复试常考前三章,所以可能重点在概述、进程管理、内存管理等基础部分。 首先,操作系统的定义和特点肯定是基础,比如Linux作为宏内核的例子,这点在引用[2]里提到了。接着,进程管理,包括进程状态、调度算法,这些在Linux中如何实现?比如多级反馈队列或者时间片轮转。然后内存管理,分页、分段,Linux使用的伙伴系统或者Slab分配器可能重要。 文件系统方面,Linux的ext系列和虚拟文件系统VFS是常考点。还有Shell编程基础,虽然可能不是重点,但基本命令和脚本可能会考。此外,内核模块机制,比如模块的加载和卸载,以及系统调用流程,用户态和内核态切换,这些都可能涉及。 然后需要确定用户的需求,他们可能是在准备考研复试,需要针对性强的重点,而不是太深入的内容。所以应该总结最常考的部分,结合Linux的特性,比如对比宏内核和微内核,进程调度算法举例,内存管理机制等。还要注意引用相关的内容,比如引用[2]中的宏内核例子,引用[1]提到的复试重点章节。 可能还需要考虑Linux的实时性、多用户支持这些特性是否在考点范围内。另外,关于Linux的启动过程或者常见的系统调用,比如fork()、exec(),是否重要。需要确保覆盖核心概念,结构清晰,分点列出,方便用户复习。</think>### Linux考研核心考点总结 --- #### 一、Linux内核特点 1. **宏内核架构** Linux采用**宏内核(Monolithic Kernel)**设计,核心功能(进程管理、内存管理、文件系统等)均运行在内核态,性能高效但扩展性受限[^2]。 - 对比:微内核(如Minix)仅保留核心功能在内核态,其他模块运行在用户态,安全性高但性能较低。 2. **模块化机制** Linux支持动态加载/卸载内核模块(如设备驱动),通过`insmod`/`rmmod`命令实现,增强了灵活性[^3]。 --- #### 二、进程管理 1. **进程调度算法** Linux早期采用**O(1)调度器**(基于时间片轮转和多级反馈队列),后改进为**CFS(完全公平调度器)**,通过红黑树实现任务优先级管理。 $$ \text{虚拟运行时间} = \text{实际运行时间} \times \frac{\text{权重}}{\text{总权重}} $$ 2. **进程通信(IPC)** - **管道(Pipe)**:半双工,用于父子进程通信。 - **共享内存**:高效但需同步机制(如信号量)。 - **消息队列**:异步通信,支持多进程读写。 --- #### 三、内存管理 1. **分页机制** Linux采用**多级页表**(如四级页表:PGD、PUD、PMD、PTE)管理物理内存,支持大页(HugePage)减少TLB失效。 2. **虚拟内存管理** - **伙伴系统(Buddy System)**:解决外部碎片,按2的幂次分配内存块。 - **Slab分配器**:管理内核对象(如task_struct),减少内部碎片。 --- #### 四、文件系统 1. **Ext4文件系统** - 支持日志功能(Journaling),保证崩溃后数据一致性。 - 使用**索引节点(inode)**存储文件元数据,通过目录项(dentry)缓存加速查找。 2. **虚拟文件系统(VFS)** 提供统一接口(如`open()`、`read()`),支持多种文件系统(Ext4、NTFS、FAT)挂载。 --- #### 五、Shell编程基础 1. **常用命令** - `grep`:文本搜索 - `awk`/`sed`:文本处理 - `ps`/`top`:进程监控 2. **脚本示例** ```bash #!/bin/bash for i in {1..10}; do echo "Count: $i" done ``` --- #### 六、系统调用与中断 1. **系统调用流程** 用户程序通过`int 0x80`或`syscall`指令触发软中断,切换至内核态执行`sys_read()`等函数。 2. **中断处理** - 上半部(Top Half):快速响应硬件中断(如网卡收包)。 - 下半部(Bottom Half):延迟处理复杂逻辑(如软中断、tasklet)。 ---
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