进程切换,进程建立,进程销毁

进程建立

用户态进程建立的三个接口clone,fork,vfork
clone是posix在系统调用clone上层做的一层封装,
两者的区别在于:
clone():系统调用直接调用sys_clone()函数完成进程的创建工作。封装过后的clone在系统调用之前还做了一个创建堆栈的过程,其中child_stack参数如果指向父进程的堆栈指针,则(写实复制机制会推迟这个过程)复制用户态堆栈,然后将用户传进来的回调函数和参数压栈等待一切创建工作完成过后再从压栈处返回。可以使用clone来创建轻量级进程。
fork():调用clone-->sys_clone-->do_fork, clone_flags全部复位,创建子进程描述符,复制进程空间,其中包括:

  • 为子进程的页表分配页框
  • 为子进程的页分配页框
  • 初始化子进程的页表
  • 把父进程的页复制进子进程的页中
    缺点:涉及大量的内存访问(物理内存),消耗cpu周期,并且完全破坏了高速缓存中的内容。然而这种激进的做法有时候往往是不必要的,特别是子进程需要装入一个新的程序(exec或者exeve系统调用)时,之前的级进程空间会被完全重写;

所以后来引入了写时复制的技术,子进程的创建不涉及进程内存空间的复制,但是会创建新的内存描述符。而一旦父子进程修改内存空间,就会将原先的页框内容复制到一个新的页框中创建子进程自己的内存空间。

vfork:(这个系统调用基本就是用来改善fork后exec的缺点的,但是有了写时复制机制之后,这个函数就没那么重要了)是为了避免老式fork全盘复制父进程地址空间而建立的一种共享空间的机制,这个系统调用使用带clone_VM标识的clone系统调用,使得子进程和父进程共享内存空间(这种共享是永久的,也就是并不会将页标识为写保护),子进程和父进程对内存的写是互相可见的,所以要确保创建子进程时要挂起父进程,然后进程创建完毕先执行子进程,避免父进程重写操作修改子进程的必要数据。并且子进程需要用exit或者执行另外一个程序来跳出当前栈恢复发到父进程的执行。

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