Linux——进程控制

最新推荐文章于 2024-07-16 14:33:33 发布

宝藏男孩yxh

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文章标签： linux

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_66905164/article/details/139240170

版权

return、exit和_exit之间的区别与联系

进程创建

fork函数知识

在 linux 中 fork 函数时非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。

函数原型

#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

返回值：自进程中返回0，父进程返回子进程id，出错返回-1

进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：

分配新的内存块和内核数据结构给子进程。
将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程。
添加子进程到系统进程列表当中。
fork返回，开始调度器调度。

当一个进程调用 fork 之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程，看如下程序

运行结果如下:

这里看到了三行输出，一行 before ，两行 after 。进程18820 先打印 before 消息，然后它有打印 after 。另一个 after 消息有18821 打印的。注意到进程18821 没有打印 before ，为什么呢？如下图所示

所以，fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。注意： fork之后，父进程和子进程谁先执行完全由调度器决定。

fork函数返回值

父进程：fork 函数返回子进程的进程ID（PID）。
子进程：fork 函数返回0。
错误：fork 函数返回-1，并设置 errno 以指示错误。

具体来说：

如果 fork 成功，系统会在父进程和子进程中分别返回不同的值。
- 在父进程中，fork 返回子进程的 PID，这是一个正整数。
- 在子进程中，fork 返回 0。
如果 fork 失败，则返回 -1，并且不会创建子进程。这通常是由于系统资源不足或达到进程限制等原因引起的。在这种情况下，可以使用 perror 或 strerror 函数输出错误信息。

fork函数为什么要给子进程返回0，给父进程返回子进程的PID？

一个父进程可以创建多个子进程，而一个子进程只能有一个父进程。因此，对于子进程来说，父进程是不需要被标识的；而对于父进程来说，子进程是需要被标识的，因为父进程创建子进程的目的是让其执行任务的，父进程只有知道了子进程的PID才能很好的对该子进程指派任务。

为什么fork函数有两个返回值？

父进程调用fork函数后，为了创建子进程，fork函数内部将会进行一系列操作，包括创建子进程的进程控制块、创建子进程的进程地址空间、创建子进程对应的页表等等。子进程创建完毕后，操作系统还需要将子进程的进程控制块添加到系统进程列表当中，此时子进程便创建完毕了。

也就是说，在fork函数内部执行return语句之前，子进程就已经创建完毕了，那么之后的return语句不仅父进程需要执行，子进程也同样需要执行，这就是fork函数有两个返回值的原因。

写时拷贝

写时拷贝（Copy-On-Write, COW）是一种优化技术，用于延迟或避免对共享资源的实际复制，直到需要对其进行修改时才执行复制操作。这种技术在进程创建和内存管理中非常常用，尤其是在操作系统实现 fork 函数时。

fork 与写时拷贝

当一个进程调用 fork 创建子进程时，操作系统会创建一个几乎完全相同的进程副本。这包括进程的地址空间、文件描述符等资源。使用写时拷贝技术，父进程和子进程最初共享同一块内存，而不是立即复制所有内存内容。只有在其中一个进程试图修改内存时，系统才会将相应的内存页复制，从而确保每个进程都有自己的内存副本。

这种方法极大地提高了 fork 的效率，尤其是在创建后不久就执行 exec（执行新程序）的场景，因为在这种情况下几乎不需要复制任何内存。