Linux操作系统关于进程的控制

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一、✔进程创建

1.再谈fork函数

fork是Linux中非常重要的函数，它能够从已经存在的进程中创建一个新的进程，新创建的进程叫做子进程，原有的进程叫做父进程。
头文件：
返回值：子进程返回0，父进程返回子进程的pid，当子进程创建失败时返回-1

fork的具体介绍在上一篇博客里写了，可以点击链接查看

当我们的进程调用fork函数以后，内核会为我们做这几件事：

• 分配新的内存块和内核数据结构给子进程（task_struct、mm_struct、页表）
• 将父进程部分数据结构的内容拷贝至子进程
• 添加子进程到系统进程列表当中
• fork准备返回时，开始调度器调度

所以，fork函数之前，父进程是独立执行的，fork函数之后，父进程和子进程两个执行流分别执行。
注意：fork之后，谁先执行完全由调度器决定

我们可以写一个简单的代码来简单地验证一下fork函数前后的变化：

我们运行程序查看结果：
我们可以看到在fork函数之前，只有父进程一个进程在执行；在fork函数之后，父进程和子进程分别执行。

fork函数创建子进程以后，子进程将共享父进程的代码，这里的共享父进程的代码虽然看起来像是子进程只共享父进程在fork函数之后的所有代码，但实际上子进程是共享父进程的所有代码。只不过子进程只能从fork函数之后开始执行。

为什么刚创建出的子进程就能够知道父进程的代码执行到哪里了呢？
答：原因是在CPU中有一种寄存器叫作eip（程序计数器），也有的地方叫作PC指针，这个寄存器能够保存进程当前正在执行指令的下一条指令。而当父进程创建出子进程以后，父进程的eip程序计数器会被拷贝给子进程，子进程便知道父进程接下来要执行的指令是什么了。

2.写时拷贝

在fork函数成功创建子进程后，通常情况下父子进程代码是共享的，如果父子进程都不写入或者修改数据的情况下，数据也是共享的。当任意一方试图写入或修改数据时，操作系统便以写时拷贝的方式拷贝一份副本。（具体见下图）

为什么要有写时拷贝呢？难道不可以在创建子进程的时候就直接拷贝父进程的数据嘛？
答：在创建子进程的时候就把父子进程分开，这个方法是可以实现的。但是我们之所以不选择这个方法，是因为该方法并不是最优的。为什么要有写时拷贝，我们先来看看其他方案的缺点：

1. 首先，如果在创建子进程的时候就将父子进程的数据分离开，父进程的数据子进程不一定会全部使用，即便全部使用了，也不一定全部写入，所以就会有浪费空间的可能性。
2. 除此之外，最理想的方案是只将会被父子修改的数据进行分离拷贝，不需要修改的数据父子进程共享即可。但这种方案从技术角度实现复杂。

所以最终采用写时拷贝！也就是只有真正需要修改的时候才拷贝，这就是延迟拷贝策略。

二、✔进程终止

1.进程终止的场景

关于进程的终止，我们必须要有正确的认识，首先我们要回答下面的几个问题：在我们写代码的时候，main函数都会有一个返回值，我们一般返回值写的是0，那么这个返回值是给谁返回的？这个返回值为什么是0？可以是其他值嘛？

要回答上面的问题，我们首先来认识一下进程退出的场景：

• 代码运行完毕，结果正确
• 代码运行完毕，结果不正确
• 代码异常终止

因此，我们每一个程序的main函数会有返回值，是因为在进程代码跑完的时候，父进程需要这个返回值来判断进程的运行结果，如果返回值是0，则表示代码跑完结果正确，非零则表示失败了。
这个返回值就是“进程退出码”！进程退出码表征了进程退出