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fork函數(shù)的寫(xiě)時(shí)拷貝

作者: 時(shí)間:2016-12-01 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
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(guò)程中采用了寫(xiě)時(shí)拷貝技術(shù)(具體的操作大小是按著頁(yè)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(xiě)操作時(shí),內(nèi)核就會(huì)在物理存儲(chǔ)器中開(kāi)辟一個(gè)新的物理頁(yè)面,將需要寫(xiě)的區(qū)域內(nèi)容復(fù)制到新的物理頁(yè)面中,然后對(duì)新的物理頁(yè)面進(jìn)行寫(xiě)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
#include
#include
#include
#include
#include
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 ",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 ",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(xiě)操作的部分,因此會(huì)發(fā)生寫(xiě)時(shí)拷貝過(guò)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(xiě)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?cè)械膮^(qū)域,這樣不同的空間就區(qū)分開(kāi)來(lái)。但是沒(méi)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(lèi)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(guò)程中發(fā)生寫(xiě)過(guò)程,這樣就導(dǎo)致了不同的段發(fā)生相應(yīng)的寫(xiě)時(shí)拷貝過(guò)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(guò)文件描述符表、文件表、v-node表三個(gè)聯(lián)系起來(lái)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(guò)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(xiě)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(xiě)操作,這是產(chǎn)生了寫(xiě)時(shí)拷貝過(guò)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(wèn)文件。
測(cè)試函數(shù):
#include
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#include
#include
#include
#include
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]=