fork（）函数功能——创建新进程

1、父子进程有独立的数据段、堆、栈，共享代码段

　　Linux中每个进程都有4G的虚拟地址空间（独立的3G用户空间和共享的1G内核空间），fork()创建的子进程也不例外。子进程资源的由来：

　　1、1G内核空间既然是所有进程共享，因此fork()创建的子进程自然也将拥有；

　　2、3G的用户空间是从父进程进程而来。

　　fork()创建子进程时继承了父进程的数据段、代码段、栈段、堆，注意从父进程继承来的是虚拟地址空间，同时也复制了页表（没有复制物理块）。因此，此时父子进程拥有相同的虚拟地址，映射的物理内存也是一致的（独立的虚拟地址空间，共享父进程的物理内存）。

　　由于父进程和子进程共享物理页面，内核将其标记为“只读”（类似mmap）的private的方式），父子双方均无法对其修改。无论父进程和子进程何时试图对一个共享的页面执行写操作，就产生一个错误，这时内核就把这个页复制到一个新的页面给这个进程，并标记为可写，同时修改页表，把原来的只读页面标记为“可写”，留给另外一个进程使用——写时复制技术。

　　注意：内核在为子进程分配物理内存时，并没有将代码段对应的数据另外复制一份给子进程，最终父子进程代码段映射的是同一块物理内存（代码段在单个进程内部本来就是只读的）。　　

　　每个进程的虚拟地址空间都可以是0到4G，只不过其中只有一部分有权访问，每个进程可以有不同的映射。两次运行同一个程序就是使用的相同的虚拟地址，但是映射到的物理地却是不一样的。每个进程都有自己的虚拟地址空间，不同进程的相同的虚拟地址显然可以对应不同的物理地址。因此地址相同（虚拟地址）而值不同没什么奇怪。

写时复制技术参见：

2、一次调用两次执行

　　参见：

3、 竞争条件

　　Linux是一个多用户操作系统,在同一时间会有许多的用户在争夺系统的资源.有时进程为了早一点完成任务就创建子进程来争夺资源. 一旦子进程被创建,父子进程一起从fork处继续执行,相互竞争系统的资源.有时候我们希望子进程继续执行,而父进程阻塞,直到子进程完成任务.这个时候我们可以调用wait或者waitpid系统调用.

　　对子进程来说，fork返回给它0,但它的pid绝对不会是0；之所以fork返回0给它，是因为它随时可以调用getpid()来获取自己的pid；fork之后父子进程除非采用了同步手段，否则不能确定谁先运行，也不能确定谁先结束。认为子进程结束后父进程才从fork返回的，这是不对的，fork不是这样的，vfork才这样。

4、fork之后跟随exec

　　fork（）会产生一个和父进程完全相同的子进程，但子进程在此后多会exec系统调用，出于效率考虑，linux中引入了“写时复制“技术，也就是只有进程空间的各段的内容要发生变化时，才会将父进程的内容复制一份给子进程。由于写时复制，在fork之后exec之前两个进程有独立的虚拟地址空间，共享物理内存。只有其中一方需要写操作时，再为子进程的数据段、栈、堆分配物理空间。但在子进程上调用exec时，会清空栈、堆，以及和父进程共享的空间，重新加载新的代码段，这样避免了“写时复制”拷贝共享页面的机会，父进程也同时独自拥有了原来共享的物理内存（可对其读写操作）。

　　fork出来子进程之后，父子进程哪个先调度直接决定了是否需要拷贝的问题？内核一般会先调度子进程，因为很多情况下子进程是要马上执行exec，而避免无用的复制。如果父进程先调度很可能写共享页面，会产生“写时复制”的无用功。所以，一般是子进程先调度滴。

　　在网上看到还有个细节问题就是，fork之后内核会通过将子进程放在队列的前面，以让子进程先执行，以免父进程执行导致写时复制，而后子进程执行exec系统调用，因无意义的复制而造成效率的下降。

　　如果不是因为exec，子进程执行时很可能修改内存，内核会给子进程的数据段、堆栈段分配相应的物理空间（至此两者有各自的进程空间，互不影响），而代码段继续共享父进程的物理空间（两者的代码完全相同）。而如果是因为exec，由于两者执行的代码不同，子进程的代码段也会分配单独的物理空间。

 

5、fork（）函数的实现过程