fork与vfork区别

本文详细探讨了Linux系统调用vfork与fork的工作原理及差异,解析了它们在内存管理和进程控制方面的不同之处,以及如何在调试环境中正确使用。

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

         最近调试一个项目,发现在vfork创建的子进程下断点失败,于是研究了一下vfork和fork,然后得此文。

pid_t pid = vfork();
if (pid < 0) {
    return false;
}
else if (pid == 0) {
    //断点失败
}
       首先说下为什么断点失败,因为断点其实是在对应进程的位置使用int 3使主进程停住,而使用vfork/fork之后,在pid==0的操作中,其实是子进程的操作,这时根本没有添加 int 3的指令在断点处,所以不会实现断点的功能。那如何实现调试子进程呢,使用下面的操作可以解决问题。 

(gdb) set follow-fork-mode child

        然后再说下vfork和fork。

        首先两个都是Linux的系统调用,在Linux内核中的源码为:

SYSCALL_DEFINE0(fork)
{
	return do_fork(SIGCHLD, 0, 0, NULL, NULL);
}
SYSCALL_DEFINE0(vfork)
{
	return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, 0,
			0, NULL, NULL);
}

       可以看出他们都是通过do_fork函数实现,不一样的在于函数的输入参数clone_flags。

       在《Linux内核设计与实现》中写到,vfork不拷贝父进程的页表项,可以从do_fork-->copy_process-->copy_mm函数中对clone_flags的判断看出vfork和fork对于父进程页表项的处理。

if (clone_flags & CLONE_VM) {
	atomic_inc(&oldmm->mm_users);
	mm = oldmm;
	goto good_mm;
}

retval = -ENOMEM;
mm = dup_mm(tsk);
if (!mm)
	goto fail_nomem;
        然后在do_fork函数的末尾处会判断CLONE_VFORK参数。
if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
	p->vfork_done = &vfork;
	init_completion(&vfork);
	get_task_struct(p);
}
wake_up_new_task(p);
/* forking complete and child started to run, tell ptracer */
if (unlikely(trace))
	ptrace_event_pid(trace, pid);
if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
	if (!wait_for_vfork_done(p, &vfork))
		ptrace_event_pid(PTRACE_EVENT_VFORK_DONE, pid);
}
        可以看出使用vfork时,系统调用会等待子进程开始执行后返回,其实这样操作的原因也是因为子进程没有自己的页表项,如果不做等待的操作,会导致主进程和子进程使用同样页表,两个进程用样的页表,想想后果吧。

        所以可以看出vfork和fork本质上的区别是:fork的子进程会拷贝主进程的页表项,而vfork的子进程共享主进程的页表项。

        因为这样的区别,所以使用vfork时主进程会等待子进程执行exec或exit操作后才会开始执行;如果vfork的子进程中不包含exec或者exit操作,而是直接退出,则会有导致主进程的操作异常,因为主进程的页表项在子进程退出的时候已经销毁,相当于主进程自己没了页表项。

        那么vfork的好处是什么呢?避免一次主进程页表项的拷贝,因为子进程一般都会调用exec执行自己的程序代码,而在exec过程中会创建自己的页表项,根本不需要复制主进程的页表项。

        那么vfork在现代Linux中是否真能体现它的优点呢?其实不尽然。

        在拷贝页表项时,调用了函数dup_mm,其中会使用到COW(写时复制)技术(dup_mm-->copy_page_range),所谓的内存拷贝其实只是对内存的一个标记,只有在需要对该区域进行标记而已,并不会真正的拷贝。

is_cow = is_cow_mapping(vma->vm_flags);
mmun_start = addr;
mmun_end   = end;
if (is_cow)
	mmu_notifier_invalidate_range_start(src_mm, mmun_start,
					    mmun_end);


       所以其实vfork与fork除了在使用上需要注意子进程和主进程的执行先后顺序之外,在性能上的差别已经很小了。

评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值