Linux vfork简介

不念不忘少年蓝@ 2022-06-15 10:45 201阅读 0赞

## **（一）vfork和fork的区别** ##

fork 是创建一个子进程，并把父进程的内存数据copy到子进程中。  
vfork 是创建一个子进程，并和父进程的内存数据share一起用。

为什么有vfork，因为大多数fork的子进程就直接`exec`或者`exit`那么再copy一份内存数据就显得没必要了。  
在子进程调用exec和exit之前，都在父进程的空间中运行。

所以，BSD搞出了个父子进程共享的 vfork，这样成本比较低。因此，vfork本就是为了exec而生。

另外vfork跟fork还有一个区别就是：vfork保证子进程先运行，在它调用exec或者exit之后父进程才被调度，当子进程调用这两个函数中的任意一个时，父进程会恢复运行。

## **（二）vfork与core dump** ##

详情见[vfork挂掉的一个问题][vfork]

代码见：[https://github.com/NearXdu/APUE][https_github.com_NearXdu_APUE]

在子进程中使用return就会挂掉：

//bad_vfork.c
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    
    int glob = 6;
    int
    main(void)
    {
        int var;
        pid_t pid;
        var = 88;
        printf("before vfork\n");
        if ((pid = vfork()) < 0) {
        printf("vfork error");
        exit(-1);
        } else if (pid == 0) 
        {
        /* 子进程 */
        glob++;
        var++;
        return 0;
        }
        printf("pid=%d, glob=%d, var=%d\n", getpid(), glob, var);
        return 0;
    }

从上面我们知道，结束子进程的调用是exit()而不是return，如果你在vfork中return了，那么，这就意味main()函数return了，  
注意因为函数栈父子进程共享，所以整个程序的栈就跪了。

如果你在子进程中return，那么基本是下面的过程：

> 1）子进程的main() 函数 return了，于是程序的函数栈发生了变化。
> 
> 2）而main()函数return后，通常会调用 exit()或相似的函数（如：\_exit()，exitgroup()）
> 
> 3）这时，父进程收到子进程exit()，开始从vfork返回，但是尼玛，老子的栈都被你子进程给return干废掉了，你让我怎么执行？（注：栈会返回一个诡异一个栈地址，对于某些内核版本的实现，直接报“栈错误”就给跪了，然而，对于某些内核版本的实现，于是有可能会再次调用main()，于是进入了一个无限循环的结果，直到vfork 调用返回 error

好了，现在再回到 return 和 exit，return会释放局部变量，并弹栈，回到上级函数执行。

exit直接退掉。如果你用c++ 你就知道，return会调用局部对象的析构函数，exit不会。（注：exit不是系统调用，是glibc对系统调用`_exit()`或`_exitgroup()`的封装）

可见，子进程调用exit() 没有修改函数栈，所以，父进程得以顺利执行。

但是！注意！如果你调用 exit() 函数，还是会有问题的，正确的方法应该是调用 `_exit()` 函数，因为 `exit()` 函数 会 flush 并 close 所有的 标准 I/O

这样会导致父进程受到影响。

正确的代码：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    
    int glob = 6;
    
        int
    main(void)
    {
        int var;
        pid_t pid;
        var = 88;
        printf("before vfork\n");
        if ((pid = vfork()) < 0) {
        printf("vfork error");
        exit(-1);
        } else if (pid == 0) {
        /* 子进程 */
        glob++;
        var++;
        _exit(0);
        }
        printf("pid=%d, glob=%d, var=%d\n", getpid(), glob, var);
        return 0;
    }

也不需要在父进程中sleep，因为vfork保证了直到执行exec或者exit，父进程都处于休眠状态。

## **（三）fork的优化** ##

很明显，fork太重，而vfork又太危险，所以，就有人开始优化fork这个系统调用。优化的技术用到了著名的写时拷贝（COW）。

也就是说，对于fork后并不是马上拷贝内存，而是只有你在需要改变的时候，才会从父进程中拷贝到子进程中，这样fork后立马执行exec的成本就非常小了。

## **（四）参考** ##

1.  APUE
2.  [http://coolshell.cn/articles/12103.html][vfork]

[vfork]: http://coolshell.cn/articles/12103.html
[https_github.com_NearXdu_APUE]: https://github.com/NearXdu/APUE