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在Linux操作系統(tǒng)中，進程是一項重要的概念，而進程的創(chuàng)建和管理則是操作系統(tǒng)的核心任務(wù)。在Linux中，fork()是一個十分重要的系統(tǒng)調(diào)用，通過它可以創(chuàng)建新的進程，并把它們作為獨立的執(zhí)行單位分配給應(yīng)用程序或用戶。因此，深入了解并理解fork()的操作機制是十分必要的。
一、什么是進程
進程是操作系統(tǒng)中的一種基本概念，它是正在執(zhí)行的程序?qū)嵗?。進程是操作系統(tǒng)對正在執(zhí)行的程序資源的抽象，是為每一個程序?qū)嵗峁┆毩⒌倪\行環(huán)境的容器。每個啟動的程序都運行在一個進程中，進程管理操作系統(tǒng)資源，提供程序所需的環(huán)境和支持程序的執(zhí)行。
一個進程擁有自己的內(nèi)存空間、代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧、程序計數(shù)器等資源。當操作系統(tǒng)調(diào)度進程時，會為進程分配CPU資源，進程就可以開始執(zhí)行。
進程采用父進程-子進程的方式創(chuàng)建。父進程通過調(diào)用fork()系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建一個子進程，子進程擁有自己的進程ID和進程上下文，并執(zhí)行一個新的程序段，通常是exec()函數(shù)族。
二、什么是fork()
fork()系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供的一種方式，可以對現(xiàn)有進程進行拷貝，并將其復(fù)制為一個全新的進程。這個新的進程是原始進程的子進程，它繼承了原始進程的資源和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。而原始進程則成為了子進程的父進程，并可以通過進程ID來進行唯一標識。fork()函數(shù)返回兩次，分別在子進程和父進程中返回。
int fork(void);
fork()的返回值有三種情況：
– (-1)：子進程創(chuàng)建失敗
– 0：子進程中返回
– （>0）：在父進程中返回，這個值就是子進程的ID號。
fork()函數(shù)的主要作用是創(chuàng)建一個新的進程，它具有某些父進程相同的特性。這意味著，如果父進程有某些文件打開，子進程會繼承這些文件。如果父進程有一些內(nèi)存區(qū)域分配，子進程也會繼承這些區(qū)域。
在使用fork()時，應(yīng)注意以下幾點：
– fork()完成后，父進程和子進程都繼續(xù)執(zhí)行它們自己的代碼段，而且二者是完全獨立的，彼此之間不會相互干擾。
– 如果在父進程中，使用了共享資源，例如文件描述符或內(nèi)存段，必須小心地考慮如何將這些資源傳遞給子進程，或者如何單獨處理這些資源，以便父進程和子進程能夠正確地運行。
– 子進程繼承了父進程中打開且未關(guān)閉的所有文件描述符。所以在子進程中應(yīng)該小心的關(guān)閉一些不必要的文件描述符，以減少內(nèi)核中文件表的使用。
三、fork()的機制及實現(xiàn)原理
在Unix/Linux操作系統(tǒng)中，每一個進程都有一個唯一的進程ID（PID），而fork()系統(tǒng)調(diào)用可以創(chuàng)建一個與當前進程完全相同的新進程，新進程擁有一個新的PID。在創(chuàng)建新進程時，操作系統(tǒng)將對現(xiàn)有進程的許多資源進行拷貝，包括內(nèi)存空間、全局數(shù)據(jù)區(qū)、代碼段、文件描述符等等，新進程與現(xiàn)有進程共享這些資源。
然而，在完成復(fù)制并準備運行時，新進程必須有一套獨立的內(nèi)存空間，因為進程之間都是獨立的。為此，操作系統(tǒng)采用了一種稱為 COW（Copy On Write）機制，首先是將父進程的地址空間完全復(fù)制到子進程中，但并不真正復(fù)制每一頁內(nèi)存，而是讓它們共享相同的物理內(nèi)存頁面。如果新進程（即子進程）對共享內(nèi)存頁面進行修改，操作系統(tǒng)會將該頁面復(fù)制到新的物理頁面上，并將修改應(yīng)用于新物理頁面，從而實現(xiàn)頁面的寫時復(fù)制。
四、
Linux中的fork()是非常強大的功能，它使得用戶可以通過在程序中調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用，很容易地創(chuàng)建新的進程。這樣，用戶就可以在一個進程中運行多個指令流，從而實現(xiàn)多任務(wù)的效果。
此外，在分布式系統(tǒng)或客戶端服務(wù)器應(yīng)用程序中，fork()也是一種常見的處理方式，常常用于創(chuàng)建接受客戶端請求的新進程。通過掌握和理解fork()的機制和實現(xiàn)原理，可以更好地理解和應(yīng)用Linux中的進程管理，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- linux中的fork是創(chuàng)建進程還是線程
- Linux應(yīng)用程序中出現(xiàn)兩次fork的解釋
linux中的fork是創(chuàng)建進程還是線程
fork是創(chuàng)建進程，pthread是線程。
他說的沒錯 fork()函數(shù)是用來創(chuàng)建子進程的pthread_create()是用來創(chuàng)建線程的
Linux應(yīng)用程序中出現(xiàn)兩次fork的解釋
一個進程使用fork創(chuàng)建子進程，如果子進程退出，而父進程并沒有調(diào)用wait或waitpid獲取子進程的狀態(tài)信息，那么子進程的進程描述符悄姿告仍然保存在系統(tǒng)中。這種進程稱之為僵死進程。
在一些程序中經(jīng)常啟明看見使用兩次fork創(chuàng)建子進程，原因如下：
以下摘自《UNIX環(huán)境高級編程》
如果一個冊轎進程fork一個子進程，但不要它等待子進程終止，也不希望子進程處于僵死狀態(tài)直到父進程終止，實現(xiàn)這一要求的技巧是調(diào)用fork兩次。程序如下：
#include
＂apue.h＂
#include
int
main（void）
{
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