在Unix中调用fork（）时会发生什么？

Question

我试过看一下，但是在调用fork（）之后，我正在努力理解父进程和子进程之间的关系。

它们是完全独立的进程，只与id / parent id相关联吗？或者他们共享记忆？例如，每个进程的“代码”部分是重复的，以便每个进程都有自己的相同副本，或者以某种方式“共享”以便只存在一个？

我希望这是有道理的。

以完全披露的名义，这是“与家庭作业相关”;虽然不是书中的直接问题，但我觉得它主要是学术性的，在实践中，我可能不需要知道。

Answer 1

在整个过程中，整个内存都是重复的。

实际上，它使用“写入时复制”系统。第一次进程在fork（）之后更改其内存时，会对修改后的页面（通常为4kB）进行单独复制。

通常不修改进程的代码段，在这种情况下它仍然是共享的。

Answer 2

逻辑上，fork创建原始进程的相同副本，该副本在很大程度上独立于原始进程。出于性能原因，内存与copy-on-write语义共享，这意味着未修改的内存（如代码）仍然是共享的。

文件描述符是重复的，因此分叉进程原则上可以代表父进程接管数据库连接（或者如果程序员有点扭曲，它们甚至可以与数据库联合通信）。更常见的是，这用于在进程之间设置管道，以便您可以编写find -name '*.c' | xargs grep fork。

共享一堆其他东西。有关详细信息，请参阅here。

一个重要的遗漏是线程 - 子进程只继承了调用fork()的线程。这导致多线程程序中没有问题，因为锁定在父级中的互斥锁等的状态是特定于实现的（并且不要忘记malloc()和printf()在内部使用锁）。在fork()返回后，孩子唯一安全的做法是尽快调用execve()，即使这样，你也必须对文件描述符保持谨慎。有关完整的恐怖故事，请参阅here。

Answer 3

1. 它们是单独的进程，即Child和Parent将具有单独的PID
2. 孩子将继承父
中的所有开放描述符
3. 内部页面，即可以与.text区域不同地修改的堆栈/堆区域，将与父项和子项共享，直到其中一个尝试修改内容。在这种情况下，将创建一个新页面，并将特定于正在修改的页面的数据复制到这个新分配的页面，并映射到与导致更改的页面相对应的区域 - 可以是父级或子级。这被称为COW（上述论坛中其他成员在回答中提到）。
4. Child可以完成执行，直到父级使用wait（）或waitpid（）调用回收将处于ZOMBIE状态。这将有助于从进程表中清除子进程的进程，并允许重用子进程。通常当一个孩子死亡时，SIGCHLD信号被发送到父母，这将理想地导致在该处理程序中执行wait（）调用之后调用处理程序。
5. 如果Parent退出但没有清理已经运行或僵尸的子进程（通过wait（）waitpid调用），则init（）进程（PID 1）将成为这些孤立子进程的父进程。此init（）进程定期执行wait（）或waitpid（）调用。
编辑：错别字 HTH

Answer 4

是的，它们是独立的流程，但有一些特殊的“属性”。其中一个是孩子与父母的关系。

但更重要的是以写时复制（COW）方式共享内存页：直到其中一个执行页面上的写入（全局变量或其他），内存页面被共享。执行写入时，内核会创建该页面的副本并映射到正确的地址。

COW魔术是在内核中通过将页面标记为只读并使用故障机制来完成的。