Question

在* nix系统中，使用fork（）系统调用创建进程。例如，考虑init进程创建另一个进程。首先它自己分叉并创建一个具有init等上下文的进程。只有在调用exec（）时，这个子进程才会成为一个新进程。那么为什么需要中间步骤（创建具有与父相同的上下文的子项）？这不是浪费时间和资源，因为我们正在创建一个上下文（消耗时间和浪费内存），然后过度编写它？

为什么这没有实现为分配空闲内存区域然后调用exec（）？这样可以节省时间和资源吗？

Answer 1

通过中间步骤，您可以在子进程中设置共享资源，而无需外部程序了解它。规范示例是构建管道：

// read output of "ls"
// (error checking omitted for brevity)
int pipe_fd[2];
pipe(&pipe_fd);
if (fork() == 0) {       // child:
    close(pipe_fd[0]);   // we don't want to read from the pipe
    dup2(pipe_fd[1], 1); // redirect stdout to the write end of the pipe
    execlp("ls", "ls", (char *) NULL);
    _exit(127);          // in case exec fails
}
// parent:
close(pipe_fd[1]);
fp = fdopen(pipe_fd[0], "r");
while (!feof(fp)) {
    char line[256];
    fgets(line, sizeof line, fp);
    ...
}

注意如何在fork和exec之间在子项中完成标准输出到管道的重定向。当然，对于这个简单的情况，可以有一个spawning API，只要给出适当的参数，就可以自动执行此操作。但是fork()设计允许对子进程中的每进程资源进行任意操作 - 可以关闭不需要的文件描述符，修改每进程限制，删除权限，操纵信号掩码等等。如果没有fork()，产生过程的API最终会变得非常胖或者非常有用。实际上，产生竞争操作系统的过程产生的过程通常介于两者之间。

至于内存的浪费，使用copy on write技术可以避免。 fork()不会为子进程分配新内存，而是将子进程指向父进程的内存，并指示只有在页面被写入时才创建页面副本。这使fork()不仅内存效率高，而且速度快，因为它只需要复制“目录”。

Answer 2

这是一个古老的抱怨。很多人首先要求为什么fork()？，通常他们会建议一个从头开始创建新流程并在其中运行程序的操作。此操作称为spawn().

他们总是说，那会不会更快？

事实上，除了Unix系列之外的每个系统都采用“spawn”方式。只有Unix基于fork()和exec().

但有趣的是，Unix一直比其他全功能系统快得多。它总是处理更多的用户和负载。

多年来Unix的发展速度更快。 Fork（）不再真正复制地址空间，它只是使用一种名为copy-on-write.的技术共享它（一个名为vfork()的非常古老的叉优化也仍然存在。）

喝Kool-Aid.

Answer 3

我不知道 init 进程在分叉方面是如何在内核上运行的，但是为了回答你为什么需要调用 fork 然后 exec 只是因为一旦你执行就没有回头路了。

如果查看文档here，它实质上需要生成一个新进程（ fork 调用），以便父进程恢复控制并且等待让它完成或作为守护进程坐下。

Answer 4

只有在调用exec（）时，这个子进程才会成为新进程过程

不是真的。在fork之后，您已经拥有了新的进程，即使与其父进程没有太大的不同。在某些情况下，没有exec需要遵循fork。

那么为什么是中间步骤（创建一个相同的孩子作为父母的上下文）需要吗？

一个原因是因为它是创造整个shebang的有效方式。克隆通常不如从头开始创建。

这不是浪费时间和资源，因为我们正在创造一个上下文（消耗时间和浪费记忆），然后过度写作？

由于使用了写入机制的复制，因此大多数此资源都是虚拟的，这不是浪费时间和资源。此外，说明创建的上下文被覆盖是不正确的。没有任何东西可以改写，因为事实上并没有真正写出来。这是COW的重点。 “仅”进程地址空间（代码，堆和堆栈）被替换，而不是被覆盖。部分或全部保留了许多进程上下文，包括环境，文件描述符，优先级，忽略的信号，当前和根目录，限制，各种掩码，处理器绑定，特权以及进程地址空间异常的其他一些内容。

在exec（）之前fork（）的用法是什么？

4 个答案: