linux调度不分线程和进程,Linux进程、线程、调度(二)
[TOC]
## fork 、vfork、clone
Linux 内核的调度算法，是根据task_struct结构体来进行调度的。
## 写时拷贝技术
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。
```
#include
#include
#include
#include
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
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
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。
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
#include
#include
#include
#include
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()的好处就仅限于不拷贝父进程的页表项mm_struct。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
当父进程退出后，子进程会寻找subreaper 或 init进程。