小程序分析(fork()和vfork())

1. 分析下述程序，i<4时，最终创建了多少个进程。

   fork()是创建一个子进程。

 分析：i=0时，父进程1创建了一个子进程1。(此时共2个进程)

       i=1时，父进程1继续创建子进程2，将子进程1又当成父进程，创建子进程3。(此时共6个进程)

       i=2时，将子进程当成父进程继续创建子进程。之前的父进程继续创建子进程。（此时共14个进程）

       i=3时，将子进程继续当成父进程继续创建子进程。之前的父进程继续创建子进程。（此时共30个进程）

注：可先计算由父进程创建的进程数，最后乘2即为总进程数。

扩展：当i<10时，一共创建了2046个进程。

2. 分析为什么在vfork()创建一个子进程中，在子进程中不能用return。

   

注：从结果可以看出：子进程先运行。在它调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。

  若将程序中的exit(0)改为return 0；将会出现错误。这是为什么呢？

  首先，先来分析下exit()和return的区别。

  exit() 是退出整个程序，将控制权交给操作系统。在执行了exit()后，所有的内存和临时存储区会被刷新，所有文件会被关闭，控制权不再在程序中。

  return 是从函数返回，并将控制权交给调用函数。如果在main()中，可直接return 0，退出当前进程。若不在main()函数中，则是退出上一层调用。

  下面就解释，为什么在vfork中不能用return。

  vfork() 创建出来的子进程和父进程共享一个内存数据。子进程的main()函数 return掉了，将程序函数的栈发生了变化。当main()函数return后，会调用exit(),父进程收到子进程exit(),开始从vfork()返回，但是，父进程的栈被子进程给return掉了。栈返回一个栈地址，再次调用main()，进入了一个无限循环。

fork() 和 vfork() 的区别：

fork()和vfork()都是创建一个子进程。

区别：

（1）fork（） ：子进程拷贝父进程的数据段，代码段

     vfork(） ：子进程与父进程共享数据段

（2）fork（） ：父子进程的执行顺序不确定，有调度器决定

     vfork（）：保证子进程先运行，在调用exec或exit之前与父进程数据是共享的,在它调用exec或exit之                 后父进程才可能被调度运行。

3. FILE结构体

　 struct file结构体在include/linux/fs.h中定义。文件结构体代表一个打开的文件，系统中的每个打开的文件在内核空间都有一个关联的 struct file。它由内核在打开文件时创建，并传递给在文件上进行操作的任何函数。在文件的所有实例都关闭后，内核释放这个数据结构。在内核创建和驱动源码中，struct file的指针通常被命名为file或filp。

  FILE结构体：

 　struct file {
　　union {
　　struct list_head fu_list; 文件对象链表指针linux/include/linux/list.h
　　struct rcu_head fu_rcuhead; RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6内核中新的锁机制
　　} f_u;
　　struct path f_path; 包含dentry和mnt两个成员，用于确定文件路径
　　#define f_dentry f_path.dentry f_path的成员之一，当前文件的dentry结构
　　#define f_vfsmnt f_path.mnt 表示当前文件所在文件系统的挂载根目录
　　const struct file_operations *f_op; 与该文件相关联的操作函数
　　atomic_t f_count; 文件的引用计数(有多少进程打开该文件)
　　unsigned int f_flags; 对应于open时指定的flag
　　mode_t f_mode; 读写模式：open的mod_t mode参数
　　off_t f_pos; 该文件在当前进程中的文件偏移量
　　struct fown_struct f_owner; 该结构的作用是通过信号进行I/O时间通知的数据。
　　unsigned int f_uid, f_gid; 文件所有者id，所有者组id
　　struct file_ra_state f_ra; 在linux/include/linux/fs.h中定义，文件预读相关
　　unsigned long f_version;
　　#ifdef CONFIG_SECURITY
　　void *f_security;
　　#endif
　　
　　void *private_data;
　　#ifdef CONFIG_EPOLL
　　
　　struct list_head f_ep_links;
　　spinlock_t f_ep_lock;
　　#endif
　　struct address_space *f_mapping;
　　};

FILE结构体中的文件描述符：

文件描述符是非负整数。打开现存文件或新建文件时，内核会返回一个文件描述符。读写文件也需要使用文件描述符来指定待读写的文件。