[TOC] ## fork 、vfork、clone ![fork_vfork_clone](https://box.kancloud.cn/68b9f2031fbedbc31ec89ace6a6cc166_1216x840.png) Linux 内核的调度算法,是根据task_struct结构体来进行调度的。 ## 写实拷贝技术 当p1把p2创建出来时,会把task_struct里描述的资源结构体对拷给p2。 区分进程的标志,就是 p2的资源不是p1的资源。两个task_struct 的资源都相同,那就不叫两个进程了。 执行一个copy,但是任何修改都造成分裂,如:chroot,open,写memory, 最难copy的是 mm 这个部分,因为要做写时拷贝。 Linux通过MMU进行虚拟地址到物理地址的转换,当进程执行fork()后,会把页表中的权限设置为RD-ONLY,当P1,P2去写该页时,CPU会收到page fault,申请新的内存。Linux再将页表中的virt1指向新的物理地址。 ![COW](https://box.kancloud.cn/747e15272159975003f347839016aad3_1812x1194.jpeg) ``` #include <sched.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int data = 10; int child_process() { printf("Child process %d, data %d\n",getpid(),data); data = 20; printf("Child process %d, data %d\n",getpid(),data); _exit(0); } int main(int argc, char* argv[]) { int pid; pid = fork(); if(pid==0) { child_process(); } else{ sleep(1); printf("Parent process %d, data %d\n",getpid(), data); exit(0); } } ``` CoW,严重依赖CPU的MMU。Mmu-less Linux 无copy-on-write, 没有fork,而使用vfork。 使用vfork:父进程p1 vfork出子进程p2之后阻塞,直到子进程发生以下两种情况。 1) exit 2) exec ![vfork](https://box.kancloud.cn/46452e1aa86f4994e50aec62281e53da_1744x1102.jpeg) 进程执行vfork时,P2的task_struct中的*mm 与 P1共享,P1的内存资源就是P2的内存资源。 pthread_create -> clone ![pthread_clone](https://box.kancloud.cn/8ae1cabbfdd7af096200d8f7aea1d7e6_2036x1328.jpeg) Linux创建线程的API,本质上去调 clone。要求把P2的所有资源的指针,都指向P1。线程,也被称为 Light weight process。 而Linux在clone线程时也十分灵活,可以选择共享/不共享部分资源。 ![pid_tgid](https://box.kancloud.cn/265c1146adf8cf079c5ba0cb8001d0c0_1856x1182.jpeg) POSIX标准要求,进程里面如果有多个线程,在用户空间 getpid() 看到的都是同一个id,这个id其实是TGID。 一个进程里面创建了多个线程,在/proc 下 的是 tgid,/proc/tgid/task/{pidx,y,z} pthread_self() 看到的是用户空间pthread线程库里获得的id 。 ``` #include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <stdio.h> #include <linux/unistd.h> #include <sys/syscall.h> static pid_t gettid( void ) { return syscall(__NR_gettid); } static void *thread_fun(void *param) { printf("thread pid:%d, tid:%d pthread_self:%lu\n", getpid(), gettid(),pthread_self()); while(1); return NULL; } int main(void) { pthread_t tid1, tid2; int ret; printf("thread pid:%d, tid:%d pthread_self:%lu\n", getpid(), gettid(),pthread_self()); ret = pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun, NULL); if (ret == -1) { perror("cannot create new thread"); return -1; } ret = pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun, NULL); if (ret == -1) { perror("cannot create new thread"); return -1; } if (pthread_join(tid1, NULL) != 0) { perror("call pthread_join function fail"); return -1; } if (pthread_join(tid2, NULL) != 0) { perror("call pthread_join function fail"); return -1; } return 0; } ``` ``` gcc thread.c -pthread ``` ## 总结 fork , vfork, clone 由于执行fork()引入了 写时拷贝并且明确了子进程先执行,所以 vfork()的好处就仅限于补考诶父进程的页表项mm_struct了。vfork()系统调用的实现是通过向clone()系统调用传递一个特殊标志来进行。 vfork场景下父进程会先休眠,等唤醒子进程后,再唤醒父进程。 这么做的好处是:由于子进程被创建出来,与父进程共享地址空间,且只读。只有在执行exec的创建新的内存映射时才会拷贝父进程的数据,来创建新的地址空间。如果此时,父进程还在执行,就有可能产生脏数据,或发生死锁。 ## 进程0和进程1 init进程是被Linux 0进程创建,0进程把init进程fork出来后,就退化成IDLE进程。这个进程,是特殊调度类,所有进程都停止或睡眠后,就会调度进程0运行,此时处于CPU低功耗状态。 ## 孤儿进程与托孤,subreaper ![托孤](https://box.kancloud.cn/3e359e1fb693929d1fd5999ea59719d2_1674x996.jpeg) 当父进程退出后,子进程会寻找subreaper 或 init进程。