linux - 为什么fork()以它的方式工作

因此，我使用了fork()，我知道它的作用。作为一个初学者，我非常害怕它(而且我仍然不完全了解它)。您可以在线找到的fork()的一般描述是，它复制当前进程并分配不同的PID，父PID且该进程将具有不同的地址空间。一切都很好，但是，鉴于此功能描述，初学者会想知道“为什么这个功能如此重要...我为什么要复制我的过程？”。因此，我确实纳闷，最终我发现这就是您可以通过execve()系列从当前进程中调用其他进程的方式。

我仍然不明白的是，为什么你必须这样做呢？最合乎逻辑的事情是拥有一个可以调用的函数，例如

create_process("executable_path+name",params..., more params);

这将产生一个新进程，并在main()的开头开始运行它并返回新的PID。

让我感到困扰的是，fork/execve解决方案正在做可能不需要的工作。如果我的过程正在使用大量内存怎么办？内核是否复制我的页表等。我确信除非我摸过它，否则它不会真正分配实际内存。另外，如果我有线程怎么办？在我看来，这太乱了。

几乎所有关于fork的描述都说，它只是复制了进程，并且新进程在fork()调用之后开始运行。这确实是发生了什么，但是为什么会这样发生，为什么fork/execve是产生新进程的唯一方法，以及从当前进程创建新进程的最通用的unix方法是什么？还有其他更有效的方法来生成进程吗？**不需要复制更多内存。

This线程讨论相同的问题，但我发现它并不令人满意:

谢谢。

最佳答案

这是由于历史原因。如https://www.bell-labs.com/usr/dmr/www/hist.html所述，很早以前的Unix既没有fork()也没有exec*()，shell执行命令的方式是:

执行必要的初始化(打开stdin/stdout)。

读取命令行。

打开命令，加载一些引导代码并跳转到该命令。

bootstrap 代码读取打开的命令(覆盖shell的内存)，并跳转到该命令。

命令结束后，它将调用exit()，然后通过重新加载 shell 程序(覆盖命令的内存)并跳转至步骤1来工作。

从那里开始，fork()是一个简单的添加(27条组装线)，重用了其余的代码。

在Unix开发的那个阶段，执行命令成为:

读取命令行。

fork()一个子进程，并等待它(通过向其发送消息)。

子进程加载命令(覆盖子内存)，并跳转到该命令。

命令结束后，它将调用exit()，它现在更简单了。它只是清除了其流程条目，并放弃了控制。

最初，fork()不会在写入时进行复制。由于这使fork()变得昂贵，并且fork()通常用于产生新进程(因此通常紧随其后是exec*())，因此出现了fork()的优化版本:vfork()，它在父级和子级之间共享内存。在vfork()的那些实现中，父级将被挂起，直到子exec*()'ed或_exit()'ed，从而放弃了父级的内存。后来，fork()经过优化，可以在写入时进行复制，仅当内存页面的父子之间开始有所不同时才进行复制。 vfork()后来对!MMU系统的端口重新产生了兴趣(例如:如果您有ADSL路由器，则它可能在!MMU MIPS CPU上运行Linux)，它无法进行COW优化，而且不支持fork()高效处理。
fork()效率低下的另一个原因是，它最初会复制父级的地址空间(和页表)，这可能会使大型程序中运行的短程序相对较慢，或者可能使操作系统以为可能没有足够的内存来拒绝fork()。为此(要解决此问题，您可以增加交换空间，或更改操作系统的内存过量使用设置)。作为轶事，Java 7使用vfork()/posix_spawn()避免了这些问题。

另一方面，fork()使创建同一流程的多个实例非常有效:例如:Web服务器可能具有为不同客户端提供服务的多个相同流程。其他平台更喜欢线程，因为产生另一个进程的开销比复制当前进程的开销大得多，后者可能比产生新线程的开销大一点。不幸的是，因为所有共享线程都会吸引错误。

关于linux - 为什么fork()以它的方式工作，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/8292217/