Linux下创建进程的三种方式及特点

原文链接： https://blog.csdn.net/wujiafei_njgcxy/article/details/77116175

https://blog.csdn.net/wujiafei_njgcxy/article/details/77116175（原文地址）

在Linux中主要提供了fork、vfork、clone三个进程创建方法。 
在linux源码中这三个调用的执行过程是执行fork(),vfork(),clone()时，通过一个系统调用表映射到sys_fork(),sys_vfork(),sys_clone(),再在这三个函数中去调用do_fork()去做具体的创建进程工作。

fork 
    fork创建一个进程时，子进程只是完全复制父进程的资源，复制出来的子进程有自己的task_struct结构和pid,但却复制父进程其它所有的资源。例如，要是父进程打开了五个文件，那么子进程也有五个打开的文件，而且这些文件的当前读写指针也停在相同的地方。所以，这一步所做的是复制。这样得到的子进程独立于父进程， 具有良好的并发性，但是二者之间的通讯需要通过专门的通讯机制，如：pipe，共享内存等机制， 另外通过fork创建子进程，需要将上面描述的每种资源都复制一个副本。这样看来，fork是一个开销十分大的系统调用，这些开销并不是所有的情况下都是必须的，比如某进程fork出一个子进程后，其子进程仅仅是为了调用exec执行另一个可执行文件，那么在fork过程中对于虚存空间的复制将是一个多余的过程。但由于现在Linux中是采取了copy-on-write(COW写时复制)技术，为了降低开销，fork最初并不会真的产生两个不同的拷贝，因为在那个时候，大量的数据其实完全是一样的。写时复制是在推迟真正的数据拷贝。若后来确实发生了写入，那意味着parent和child的数据不一致了，于是产生复制动作，每个进程拿到属于自己的那一份，这样就可以降低系统调用的开销。所以有了写时复制后呢，vfork其实现意义就不大了。 

vfork 
　vfork系统调用不同于fork，用vfork创建的子进程与父进程共享地址空间，也就是说子进程完全运行在父进程的地址空间上，如果这时子进程修改了某个变量，这将影响到父进程。 
　因此，上面的例子如果改用vfork()的话，那么两次打印a,b的值是相同的，所在地址也是相同的。 但此处有一点要注意的是用vfork()创建的子进程必须显示调用exit()来结束，否则子进程将不能结束，而fork()则不存在这个情况。 
Vfork也是在父进程中返回子进程的进程号，在子进程中返回0。 
用 vfork创建子进程后，父进程会被阻塞直到子进程调用exec(exec，将一个新的可执行文件载入到地址空间并执行之。)或exit。vfork的好处是在子进程被创建后往往仅仅是为了调用exec执行另一个程序，因为它就不会对父进程的地址空间有任何引用，所以对地址空间的复制是多余的 ，因此通过vfork共享内存可以减少不必要的开销。

clone 
　　系统调用fork()和vfork()是无参数的，而clone()则带有参数。fork()是全部复制，vfork()是共享内存，而clone() 是则可以将父进程资源有选择地复制给子进程，而没有复制的数据结构则通过指针的复制让子进程共享，具体要复制哪些资源给子进程，由参数列表中的 clone_flags来决定。另外，clone()返回的是子进程的pid。

　　一、fork 
　　1. 调用方法 
　　#include  
   #include  
   pid_t fork(void); 
   正确返回：在父进程中返回子进程的进程号，在子进程中返回0 
　　错误返回：-1 
　　2. fork函数调用的用途 
　　一个进程希望复制自身，从而父子进程能同时执行不同段的代码。 

　　二、vfork 
　　1. 调用方法 
　　与fork函数完全相同 
　　#include  
　　#include  
　　pid_t vfork(void); 
　　正确返回：在父进程中返回子进程的进程号，在子进程中返回0 
　　错误返回：-1 
　　2. vfork函数调用的用途 
　　用vfork创建的进程主要目的是用exec函数执行另外的程序。 

　　三、clone 
　　1.调用方法 
　　#include  
　　int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg); 
　　正确返回：返回所创建进程的PID，函数中的flags标志用于设置创建子进程时的相关选项，具体含义参看P25 
　　错误返回：-１ 
　　2.clone()函数调用的用途 
　　用于有选择地设置父子进程之间需共享的资源 

　　四、fork，vfork，clone的区别 
　　1. fork出来的子进程是父进程的一个拷贝，即，子进程从父进程得到了数据段和堆栈段的拷贝，这些需要分配新的内存；而对于只读的代码段，通常使用共享内存的方式访问；而vfork则是子进程与父进程共享内存空间, 子进程对虚拟地址空间任何数据的修改同样为父进程所见；clone则由用户通过参clone_flags 的设置来决定哪些资源共享，哪些资源拷贝。 
　　2. fork不对父子进程的执行次序进行任何限制，fork返回后，子进程和父进程都从调用fork函数的下一条语句开始行，但父子进程运行顺序是不定的，它取决于内核的调度算法；而在vfork调用中，子进程先运行，父进程挂起，直到子进程调用了exec或exit之后，父子进程的执行次序才不再有限制；clone中由标志CLONE_VFORK来决定子进程在执行时父进程是阻塞还是运行，若没有设置该标志，则父子进程同时运行，设置了该标志，则父进程挂起，直到子进程结束为止。