fork函數(shù)用于創(chuàng)建子進(jìn)程，典型的調(diào)用一次，返回兩次的函數(shù)，其中返回子進(jìn)程的PID和0，其中調(diào)用進(jìn)程返回了子進(jìn)程的PID，而子進(jìn)程則返回了0，這是一個(gè)比較有意思的函數(shù)，但是兩個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行順序是不定的。fork 函數(shù)調(diào)用完成以后父進(jìn)程的虛擬存儲(chǔ)空間被拷貝給了子進(jìn)程的虛擬存儲(chǔ)空間，因此也就實(shí)現(xiàn)了共享文件等操作。但是虛擬的存儲(chǔ)空間映射到物理存儲(chǔ)空間的過程中采用了寫時(shí)拷貝技術(shù)（具體的操作大小是按著頁控制的），該技術(shù)主要是將多進(jìn)程中同樣的對(duì)象（數(shù)據(jù)）在物理存儲(chǔ)其中只有一個(gè)物理存儲(chǔ)空間，而當(dāng)其中的某一個(gè)進(jìn)程試圖對(duì)該區(qū)域進(jìn)行寫操作時(shí)，內(nèi)核就會(huì)在物理存儲(chǔ)器中開辟一個(gè)新的物理頁面,將需要寫的區(qū)域內(nèi)容復(fù)制到新的物理頁面中，然后對(duì)新的物理頁面進(jìn)行寫操作。這時(shí)就是實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同進(jìn)程的操作而不會(huì)產(chǎn)生影響其他的進(jìn)程，同時(shí)也節(jié)省了很多的物理存儲(chǔ)器。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
int main()
{
char p = 'g';
int number = 11;
if(fork()==0) /*子進(jìn)程*/
{
p = 'c'; /*子進(jìn)程對(duì)數(shù)據(jù)的修改*/
printf("p = %c , number = %d \n ",p,number);
exit(0);
}
/*父進(jìn)程*/
number = 14; /*父進(jìn)程對(duì)數(shù)據(jù)修改*/
printf("p = %c , number = %d \n ",p,number);
exit(0);
}
編譯調(diào)試：
[gong@Gong-Computer cprogram]$ gcc -g TestWriteCopyTech.c -o TestWriteCopyTech
[gong@Gong-Computer cprogram]$ ./TestWriteCopyTech
p = g , number = 14 -----父進(jìn)程打印內(nèi)容
[gong@Gong-Computer cprogram]$ p = c , number = 11 -----子進(jìn)程打印內(nèi)容
原因分析：
由于存在企圖進(jìn)行寫操作的部分，因此會(huì)發(fā)生寫時(shí)拷貝過程，子進(jìn)程中對(duì)數(shù)據(jù)的修改，內(nèi)核就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的物理內(nèi)存空間。然后再次將數(shù)據(jù)寫入到新的物理內(nèi)存空間中。可知，對(duì)新的區(qū)域的修改不會(huì)改變原有的區(qū)域，這樣不同的空間就區(qū)分開來。但是沒有修改的區(qū)域仍然是多個(gè)進(jìn)程之間共享。
fork函數(shù)的代碼段基本是只讀類型的，而且在運(yùn)行階段也只是復(fù)制，并不會(huì)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行修改，因此父子進(jìn)程是共享代碼段，而數(shù)據(jù)段、Bss段、堆棧段等會(huì)在運(yùn)行的過程中發(fā)生寫過程，這樣就導(dǎo)致了不同的段發(fā)生相應(yīng)的寫時(shí)拷貝過程，實(shí)現(xiàn)了不同進(jìn)程的獨(dú)立空間。
但是需要注意的是文件操作，由于文件的操作是通過文件描述符表、文件表、v-node表三個(gè)聯(lián)系起來控制的，其中文件表、v-node表是所有的進(jìn)程共享，而每個(gè)進(jìn)程都存在一個(gè)獨(dú)立的文件描述符表。父子進(jìn)程虛擬存儲(chǔ)空間的內(nèi)容是大致相同的，父子進(jìn)程是通過同一個(gè)物理區(qū)域存儲(chǔ)文件描述符表，但如果修改文件描述符表，也會(huì)發(fā)生寫時(shí)拷貝操作,只有這樣才能保證子進(jìn)程中對(duì)文件描述符的修改，不會(huì)影響到父進(jìn)程的文件描述符表。例如close操作，因?yàn)閏lose會(huì)導(dǎo)致文件的描述符的值發(fā)生變化，相當(dāng)于發(fā)生了寫操作，這是產(chǎn)生了寫時(shí)拷貝過程，實(shí)現(xiàn)新的物理空間，然后再次發(fā)生close操作，這樣就不會(huì)產(chǎn)生子進(jìn)程中文件描述符的關(guān)閉而導(dǎo)致父進(jìn)程不能訪問文件。
測試函數(shù)：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/wait.h>
int main()
{
int fd;
char c[3];
char *s = "TestFs";
fd = open("foobar.txt",O_RDWR,0);
if(fork()==0) //子進(jìn)程
{
fd = 1;//stdout
write(fd,s,7);
exit(0);
}
//父進(jìn)程
read(fd,c,2);
c[2]='\0';
printf("c = %s\n",c);
exit(0);
}
[gong@Gong-Computer cprogram]$ gcc -g fileshare2.c -o fileshare2
[gong@Gong-Computer cprogram]$ ./fileshare2
c = fo ----foobar.txt中的內(nèi)容
[gong@Gong-Computer cprogram]$ TestFs ---標(biāo)準(zhǔn)輸出
原因分析：由于父子進(jìn)程的文件描述符表是相同的，但是在子進(jìn)程中對(duì)fd（文件描述符表中的項(xiàng)）進(jìn)行了修改，這時(shí)會(huì)發(fā)生寫時(shí)拷貝過程，內(nèi)核在物理內(nèi)存中分配一個(gè)新的頁面存儲(chǔ)子進(jìn)程原文件描述符fd存在頁面的內(nèi)容，然后再進(jìn)修寫操作，實(shí)現(xiàn)將fd修改為1，也就是標(biāo)準(zhǔn)輸出。但是父進(jìn)程的fd并沒有發(fā)生改變，還是與其他的子進(jìn)程共享文件描述符表，因此仍然是對(duì)文件foobar.txt進(jìn)行操作。
因此需要主要fork函數(shù)實(shí)質(zhì)上是按著寫時(shí)拷貝的方式實(shí)現(xiàn)文件的映射，并不是共享，寫時(shí)拷貝操作使得內(nèi)存的需求量大大的減少了，具體的寫時(shí)拷貝實(shí)現(xiàn)，請參看非常經(jīng)典的“深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”的第622頁。