Linux 的父进程和子进程的执行情况(附有案例代码)

简介: Linux 的父进程和子进程的执行情况(附有案例代码)

系列文章目录


该文章主要是针对面试做大致的了解,通俗易懂!!!


一、父进程、子进程的定义


1、父进程


指已创建一个或多个子进程的进程。在Linux里,除了进程0以外的所有进程都是由其他进程使用系统调用fork()函数创建的,这里调用fork()函数创建新进程的进程即为父进程,而相对应的为其创建出的进程则为子进程,因而除了进程0以外的进程都只有一个父进程,但一个进程可以有多个子进程。


2、子进程


指的是由另一进程(对应称之为父进程)所创建的进程。子进程继承了对应的父进程的大部分属性,如文件描述符。在Unix中,子进程通常为系统调用fork()函数的产物。在此情况下,子进程一开始就是父进程的副本,而在这之后,根据具体需要,子进程可以借助exec调用来链式加载另一程序。


二、创建子进程


1、创建子进程 fork 函数


// 创建子进程
pid_t pid = fork();
返回值:
    fork()的返回值会返回两次。一次是在父进程中,一次是在子进程中。
    在父进程中返回创建的子进程的ID,
    在子进程中返回0
    如何区分父进程和子进程:通过fork的返回值。
    在父进程中返回-1,表示创建子进程失败,并且设置errno
父子进程之间的关系:
    1.fork()函数的返回值不同
        父进程中:返回值 >0 返回的子进程的ID
        子进程中:返回值 =0
    2.pcb中的一些数据
        当前的进程的id pid


2、虚拟地址空间使用情况


(1)当调用fork()函数时会复制一份父进程的虚拟地址空间 ,即子进程的用户数据和父进程一样,内核区也会被拷贝过来,但是pid会略有不同;


(2)假设当前父进程pid=10086,子进程pid=10089;父进程(pid=10086)、子进程(pid=10089)内核区的pid是各自的进程id,而父进程栈空间的pid=10089(pid是子进程的id号),子进程栈空间的pid=0;


d4f1f41c357c42ba8d86ed87268ddb9d.png


3、举例说明


#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
    // 创建子进程
    pid_t pid = fork();
    // 判断是父进程还是子进程
    if(pid > 0) {
        // printf("pid : %d\n", pid);
        // 如果大于0,返回的是创建的子进程的进程号,当前是父进程
        printf("i am parent process, pid : %d, ppid : %d\n", getpid(), getppid());
        printf("parent num : %d\n", num);
        num += 10;
        printf("parent num += 10 : %d\n", num);
    } else if(pid == 0) {
        // 当前是子进程
        printf("i am child process, pid : %d, ppid : %d\n", getpid(),getppid());
        printf("child num : %d\n", num);
        num += 100;
        printf("child num += 100 : %d\n", num);
    }
    // for循环
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("i : %d , pid : %d\n", i , getpid());
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

说明:在执行 fork() 函数时,父进程的虚拟地址空间会被拷贝一份(pid会略有不同),而代码是在用户区的代码段(.text),所以父进程的代码也会被完整拷贝一份;虽然代码完全一样,但是父进程和子进程在执行代码时也会有所区别,父子进程都只能执行各自的部分;


4、父进程执行代码部分

f92f41b15fcb4ab9bb3f52dcd19a18f5.png

说明:父进程只执行红色方框内的代码;


5、子进程执行代码部分


06b3597754b8410c945d516bea973a9a.png

说明:子进程只会执行方框内的代码;


6、总结


(1)父、子进程代码执行情况


准确来说,Linux 的 fork() 使用是通过写时拷贝 (copy- on-write) 实现。写时拷贝是一种可以推迟甚至避免拷贝数据的技术。内核此时并不复制整个进程的地址空间,而是让父子进程共享同一个地址空间。只用在需要写入的时候才会复制地址空间,从而使各个进行拥有各自的地址空间。也就是说,资源的复制是在需要写入的时候才会进行,在此之前,只有以只读方式共享。


注意:fork之后父子进程共享文件,fork产生的子进程与父进程相同的文件文件描述符指向相同的文件表,引用计数增加,共享文件偏移指针。

读时共享,写时拷贝;可以降低内存消耗、减少复制所使用的时间!


解释:

(1)读时共享:这个容易理解,即不涉及写操作时,子进程并不会复制父进程的地址空间,而是和父进程共享一块地址空间;

(2)写时拷贝:拿上述代码案例来说,父进程执行部分和子进程执行部分都会对变量num进行操作,但是父进程和子进程对变量num的操作是独立的、互不相干的,此时便需要子进程复制父进程的地址空间,然后父、子进程在各自空间中对变量num进行操作;


(2)代码执行结果


a78ca7cc4bcf418ab44e4d16b0787733.png

说明:由代码执行结果可以验证读时共享,写时拷贝;此外,父进程和子进程在执行的过程中是交替执行的,执行的先后顺序是不确定的,当一方的时间片执行结束后,便会执行另一方。

相关文章
|
2月前
|
存储 Linux API
【Linux进程概念】—— 操作系统中的“生命体”,计算机里的“多线程”
在计算机系统的底层架构中,操作系统肩负着资源管理与任务调度的重任。当我们启动各类应用程序时,其背后复杂的运作机制便悄然展开。程序,作为静态的指令集合,如何在系统中实现动态执行?本文带你一探究竟!
【Linux进程概念】—— 操作系统中的“生命体”,计算机里的“多线程”
|
14天前
|
并行计算 Linux
Linux内核中的线程和进程实现详解
了解进程和线程如何工作,可以帮助我们更好地编写程序,充分利用多核CPU,实现并行计算,提高系统的响应速度和计算效能。记住,适当平衡进程和线程的使用,既要拥有独立空间的'兄弟',也需要在'家庭'中分享和并行的成员。对于这个世界,现在,你应该有一个全新的认识。
119 67
|
21天前
|
Linux
linux命令详细说明以及案例
本文介绍了常用的 Linux 命令及其详细说明和示例,包括:`ls`(列出目录内容)、`cd`(更改目录)、`rm` 和 `mv`(删除与移动文件)、`grep`(搜索文本)、`cat`(显示文件内容)以及 `chmod`(更改文件权限)。每个命令均配有功能描述、选项说明及实际案例,帮助用户更好地掌握 Linux 命令的使用方法。
123 56
|
4月前
|
算法 Linux 调度
深入理解Linux操作系统的进程管理
本文旨在探讨Linux操作系统中的进程管理机制,包括进程的创建、执行、调度和终止等环节。通过对Linux内核中相关模块的分析,揭示其高效的进程管理策略,为开发者提供优化程序性能和资源利用率的参考。
158 1
|
21天前
|
Linux
linux常用命令详细说明以及案例
本文介绍了Linux中几个常用的命令及其用法,包括:`ls`(列出目录内容)、`cd`(切换目录)、`mkdir`(创建目录)、`rm -p`(删除目录及内容)和`mv`(移动或重命名文件/目录)。每个命令都配有详细说明、语法格式、常见选项及实用案例,帮助用户更好地理解和使用这些基础命令。内容源自[linux常用命令详细说明以及案例](https://linux.ciilii.com/show/news-285.html)。
|
24天前
|
Linux 数据库 Perl
【YashanDB 知识库】如何避免 yasdb 进程被 Linux OOM Killer 杀掉
本文来自YashanDB官网,探讨Linux系统中OOM Killer对数据库服务器的影响及解决方法。当内存接近耗尽时,OOM Killer会杀死占用最多内存的进程,这可能导致数据库主进程被误杀。为避免此问题,可采取两种方法:一是在OS层面关闭OOM Killer,通过修改`/etc/sysctl.conf`文件并重启生效;二是豁免数据库进程,由数据库实例用户借助`sudo`权限调整`oom_score_adj`值。这些措施有助于保护数据库进程免受系统内存管理机制的影响。
|
29天前
|
存储 Linux 调度
【Linux】进程概念和进程状态
本文详细介绍了Linux系统中进程的核心概念与管理机制。从进程的定义出发,阐述了其作为操作系统资源管理的基本单位的重要性,并深入解析了task_struct结构体的内容及其在进程管理中的作用。同时,文章讲解了进程的基本操作(如获取PID、查看进程信息等)、父进程与子进程的关系(重点分析fork函数)、以及进程的三种主要状态(运行、阻塞、挂起)。此外,还探讨了Linux特有的进程状态表示和孤儿进程的处理方式。通过学习这些内容,读者可以更好地理解Linux进程的运行原理并优化系统性能。
50 4
|
2月前
|
存储 网络协议 Linux
【Linux】进程IO|系统调用|open|write|文件描述符fd|封装|理解一切皆文件
本文详细介绍了Linux中的进程IO与系统调用,包括 `open`、`write`、`read`和 `close`函数及其用法,解释了文件描述符(fd)的概念,并深入探讨了Linux中的“一切皆文件”思想。这种设计极大地简化了系统编程,使得处理不同类型的IO设备变得更加一致和简单。通过本文的学习,您应该能够更好地理解和应用Linux中的进程IO操作,提高系统编程的效率和能力。
120 34
|
1月前
|
Linux
Linux:守护进程(进程组、会话和守护进程)
守护进程在 Linux 系统中扮演着重要角色,通过后台执行关键任务和服务,确保系统的稳定运行。理解进程组和会话的概念,是正确创建和管理守护进程的基础。使用现代的 `systemd` 或传统的 `init.d` 方法,可以有效地管理守护进程,提升系统的可靠性和可维护性。希望本文能帮助读者深入理解并掌握 Linux 守护进程的相关知识。
64 7
|
1月前
|
Linux Shell
Linux 进程前台后台切换与作业控制
进程前台/后台切换及作业控制简介: 在 Shell 中,启动的程序默认为前台进程,会占用终端直到执行完毕。例如,执行 `./shella.sh` 时,终端会被占用。为避免不便,可将命令放到后台运行,如 `./shella.sh &`,此时终端命令行立即返回,可继续输入其他命令。 常用作业控制命令: - `fg %1`:将后台作业切换到前台。 - `Ctrl + Z`:暂停前台作业并放到后台。 - `bg %1`:让暂停的后台作业继续执行。 - `kill %1`:终止后台作业。 优先级调整:
85 5