在Linux中Fork

fork函数在linux中非常重要,因为进程大多是通过它来创建的,比如linux系统在启动时首先创建了进程0,之后的很多进程借助do_fork得到创建.这两天在看匿名管道时了解了下fork,其应用毕竟广,这里只说些我才学到的吧.
首先来看例1.

#include "stdio.h" 
#include "unistd.h" 
#include "stdlib.h" 
 
int main(){
int i;
printf("hello world %d\n",getpid());
i=3;
fork();
printf("var %d in  %d\n",i,getpid());
return 0;
}

输出是什么呢?
这是在我的机器上一次执行的结果:

hello world 8168
var 3 in 8169
var 3 in 8168

为什么会有两次输出var 3 一行呢?看似不可思议吧…要解释原因,就牵涉到了我们要讨论的fork,它到底做了什么?

fork英文是叉的意思.在这里的意思是进程从这里开始分叉,分成了两个进程,一个是父进程,一个子进程.子进程拷贝了父进程的绝大部分.栈阿,缓冲区阿等等.系统为子进程创建一个新的进程表项,其中进程id与父进程是不相同的,这也就是说父子进程是两个独立的进程,虽然父子进程共享代码空间.但是在牵涉到写数据时子进程有自己的数据空间,这是因为copy on write机制,在有数据修改时,系统会为子进程申请新的页面.

再来复习下进程的有关知识.系统通过进程控制块PCB来管理进程.进程的执行,可以看作是在它的上下文中执行.一个进程的上下文(context)由三部分组成：用户级上下文,寄存器上下文和系统级上下文.用户级上下文中有正文,数据,用户栈和共享存储区;寄存器上下文中有个非常重要的程序计数器(传说中的)PC,还有栈指针和通用寄存器等;系统级上下文分静态和动态,PCB中进程表项,U区,还有本进程的表项,页表,系统区表项等都属于静态部分,而核心栈等则属于动态部分.

回到fork上来.fork在内核中对应的是do_fork函数,本来想自己写下函数说明的,发现已经有了.详见：内核 do_fork 函数源代码浅析 . 上面已经提到,fork后,子进程拷贝了父进程的进程表项,还有栈阿,缓冲区,U区等等.当然在这之前会去检查系统有没有可用的资源,取一个空闲的进程表项和唯一的PID号等工作.(后面的例子会体现子进程到底拷贝了父进程的哪些东西.)需要指出的是,这里所说的拷贝,并不是说子进程再申请页面,将父进程中的全部拷贝过来.而是,他们共享一个空间,子进程只是作一层映射而已,这个时候进程页面标记为只读.在有数据修改时,才会申请新的页面,拷贝过来,并标记为可写.

fork执行后,对父进程和子进程不同的地方还有,对父进程返回子进程的pid号,对子进程返回的是0.大致的算法描述为:

if (当前正在执行的是父进程){
将子进程的状态设置为”就绪状态”;
return (子进程的pid号);
}else{ /*正在执行的是子进程*/
初始化U区等工作;
return 0;
}

现在来看例1,是不是已经清晰了很多? 在执行了fork之后,父子进程分别都执行了下一步printf语句.由于fork拷贝走了pc,所以在子进程中不会再从main入口重新执行,而是执行fork后的下一条指令.而i是保存在进程栈空间中的,所以子进程中也存在.

转自：http://www.boluor.com/summary-of-fork-in-linux.html

进一步的介绍：http://blog.csdn.net/jason314/article/details/5640969

 一、fork入门知识

     一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。
    一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

  我们来看一个例子：

······