【Linux/OS/Network】fork函数和vfork函数的分析及区别

fork和vfork相关代码见：

Linux-OS-Network/tree/master/fork_vfork”>https://github.com/xiaoxiao-su/Linux-OS-Network/tree/master/fork_vfork

fork函数

头文件：#include《unistd.h》

函数原型：pid_t fork(void);

一个现有进程可以调用fork创建一个新进程。

返回值：子进程中返回0，父进程中返回子进程ID，出错返回-1。如下

将子进程ID返回给父进程的理由是：因为一个进程的子进程可以有多个，并且没有一个函数使一个进程可以获得其所有子进程的进程ID。fork使子进程得到返回值0的理由是：一个进程只会有一个父进程，所以子进程总是可以调用getppid以获得其父进程的进程ID

子进程和父进程继续执行fork调用之后的指令。子进程是父进程的副本。例如：子进程获得父进程数据空间、堆和栈的副本。但是父子进程并不共享这些存储空间部分，父子进程共享正文段（代码段）。由于在fork之后经常跟随着exec（程序替换），所以现在的很多实现并不执行一个父进程的数据段、堆和栈的完全副本。作为替代，使用了写时复制（Copy-On-Write，COW）技术，如果父子进程中的任一个试图修改这些区域，则内核只为修改区域的那块内存制作一个副本，通常是虚拟存储系统中的一“页”。

一般来说fork之后父进程和子进程的执行顺序是不确定的，这取决于内核的调度算法。fork的一个特性是父进程的所有打开文件描述符都被复制到子进程中。父子进程的每个相同的打开描述符共享一个文件表项。

在fork之后处理的文件描述符有两种常见的情况：

1、父进程等待子进程完成。在这种情况下，父进程无需对其描述符做任何处理。当子进程终止后，子进程对文件偏移量的修改已执行的更新。

2、父子进程各自执行不同的程序段。这种情况下，在fork之后，父子进程各自关闭他们不需要使用的文件描述符，这样就不会干扰对方使用文件描述符。这种方法在网络服务进程中经常使用。

fork有下面两种用法：

1、一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。

2、一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从fork返回后，调用exec函数。

fork调用失败的原因：

1、系统中有太多的进程

2、实际用户的进程数超过了限制

vfork函数

vfork用于创建一个新进程，而该新进程的目的是exec一个新程序。

vfork和fork的区别：

1、vfork与fork都创建一个子进程，但它不将父进程的地址空间复制到子进程中，因为子进程会立即调用exec，于是不会存访问该地址空间。在子进程调用exec或exit之前，它在父进程的空间中运行，也就是说会更改父进程的数据段、栈和堆。

2、vfork保证子进程先运行，在它调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。

子进程调用exec或exit之前，它在父进程的空间中运行，如下图：