转:fork与vfork的区别

https://blog.csdn.net/jianchi88/article/details/6985326

fork（）与vfock（）都是创建一个进程，那他们有什么区别呢？总结有以下三点区别：
1.  fork  （）：子进程拷贝父进程的数据段，代码段
    vfork （ ）：子进程与父进程共享数据段
2.  fork （）父子进程的执行次序不确定
    vfork 保证子进程先运行，在调用exec 或exit 之前与父进程数据是共享的,在它调用exec
     或exit 之后父进程才可能被调度运行。
3.  vfork （）保证子进程先运行，在她调用exec 或exit 之后父进程才可能被调度运行。如果在 调用这两个函数之前子进程依赖于父进程的进一步动作，则会导致死锁。


https://blog.csdn.net/gatieme/article/details/51417488

写时复制

有人认为这样大批量的复制会导致执行效率过低。其实在复制过程中，linux采用了写时复制的策略。

子进程复制了父进程的task_struct，系统堆栈空间和页面表，这意味着上面的程序，我们没有执行count++前，其实子进程和父进程的count指向的是同一块内存。而当子进程改变了变量时候（即对变量进行了写操作），会通过copy_on_write的手段为所涉及的页面建立一个新的副本。

所以当我们执行++count后，这时候子进程才新建了一个页面复制原来页面的内容，基本资源的复制是必须的，而且是高效的。整体看上去就像是父进程的独立存储空间也复制了一遍。

写入时复制(Copy-on-write)是一个被使用在程式设计领域的最佳化策略。其基础的观念是，如果有多个呼叫者(callers)同时要求相同资源，他们会共同取得相同的指标指向相同的资源，直到某个呼叫者(caller)尝试修改资源时，系统才会真正复制一个副本(private copy)给该呼叫者，以避免被修改的资源被直接察觉到，这过程对其他的呼叫只都是通透的(transparently)。此作法主要的优点是如果呼叫者并没有修改该资源，就不会有副本(private copy)被建立。

第一代Unix系统实现了一种傻瓜式的进程创建：当发出fork()系统调用时，内核原样复制父进程的整个地址空间并把复制的那一份分配给子进程。这种行为是非常耗时的，因为它需要：

为子进程的页表分配页帧

为子进程的页分配页帧

初始化子进程的页表

把父进程的页复制到子进程相应的页中

这种创建地址空间的方法涉及许多内存访问，消耗许多CPU周期，并且完全破坏了高速缓存中的内容。在大多数情况下，这样做常常是毫无意义的，因为许多子进程通过装入一个新的程序开始它们的执行，这样就完全丢弃了所继承的地址空间。

现在的Linux内核采用一种更为有效的方法，称之为写时复制（Copy On Write，COW）。这种思想相当简单：父进程和子进程共享页帧而不是复制页帧。然而，只要页帧被共享，它们就不能被修改，即页帧被保护。无论父进程还是子进程何时试图写一个共享的页帧，就产生一个异常，这时内核就把这个页复制到一个新的页帧中并标记为可写。原来的页帧仍然是写保护的：当其他进程试图写入时，内核检查写进程是否是这个页帧的唯一属主，如果是，就把这个页帧标记为对这个进程是可写的。
【popexizhi: 这样是否后引起内存紧张时用fork 进程，刚刚可以运行，但是子进程出现修改内存后，写时复制发现内存不足大量交换出去，引起系统的异常缓慢？ 感觉逻辑时应该是，可以想想实验方式try一下 】

当进程A使用系统调用fork创建一个子进程B时,由于子进程B实际上是父进程A的一个拷贝,

因此会拥有与父进程相同的物理页面.为了节约内存和加快创建速度的目标,fork()函数会让子进程B以只读方式共享父进程A的物理页面.同时将父进程A对这些物理页面的访问权限也设成只读.

这样,当父进程A或子进程B任何一方对这些已共享的物理页面执行写操作时,都会产生页面出错异常(page_fault int14)中断,此时CPU会执行系统提供的异常处理函数do_wp_page()来解决这个异常.

do_wp_page()会对这块导致写入异常中断的物理页面进行取消共享操作,为写进程复制一新的物理页面,使父进程A和子进程B各自拥有一块内容相同的物理页面.最后,从异常处理函数中返回时,CPU就会重新执行刚才导致异常的写入操作指令,使进程继续执行下去.
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vfork

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如果fork简单的vfork()的做法更加火爆，内核连子进程的虚拟地址空间结构也不创建了，直接共享了父进程的虚拟空间，当然了，这种做法就顺水推舟的共享了父进程的物理空间

由vfork创造出来的子进程还会导致父进程挂起，除非子进程exit或者execve才会唤起父进程
由vfok创建出来的子进程共享了父进程的所有内存，包括栈地址，直至子进程使用execve启动新的应用程序为止
由vfork创建出来得子进程不应该使用return返回调用者，或者使用exit()退出，但是它可以使用_exit()函数来退出

为什么会有vfork

因为以前的fork当它创建一个子进程时，将会创建一个新的地址空间，并且拷贝父进程的资源，而往往在子进程中会执行exec调用，这样，前面的拷贝工作就是白费力气了，这种情况下，聪明的人就想出了vfork，它产生的子进程刚开始暂时与父进程共享地址空间（其实就是线程的概念了），因为这时候子进程在父进程的地址空间中运行，所以子进程不能进行写操作，

并且在儿子“霸占”着老子的房子时候，要委屈老子一下了，让他在外面歇着（阻塞），一旦儿子执行了exec或者exit后，相当于儿子买了自己的房子了，这时候就相当于分家了。此时vfork保证子进程先运行，在她调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。
[popexizhi: 这个解释好赞！ ]
因此vfork设计用以子进程创建后立即执行execve系统调用加载新程序的情形。在子进程退出或开始新程序之前，内核保证了父进程处于阻塞状态

用vfork函数创建子进程后，子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序，当进程调用一种exec函数时，该进程完全由新程序代换，而新程序则从其main函数开始执行，因为调用exec并不创建新进程，所以前后的进程id 并未改变，exec只是用另一个新程序替换了当前进程的正文，数据，堆和栈段。

【next clone】
clone函数功能强大，带了众多参数，因此由他创建的进程要比前面2种方法要复杂。