fork后子进程与父进程的内存关系

  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。于是起初我就感到奇怪，子进程的物理空间没有代码，怎么去取指令执行exec系统调用呢？！原来在fork之后exec之前两个进程用的是相同的物理空间（内存区），子进程的代码段、数据段、堆栈都是指向父进程的物理空间，也就是说，两者的虚拟空间不同，但其对应的物理空间是同一个。当父子进程中有更改相应段的行为发生时，再为子进程相应的段分配物理空间，如果不是因为exec，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。
       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。

       详细情况可以看看这位仁兄的文章：十辨十析之辨一――fork()、写时复制、vfork()

最近几本关于L的书，想来通络一下。也干了近几件疯狂的事情，想想都要偷着自娱自乐一番，真是无聊到尽头了，也就是另一番风景。有些你以前一直巴巴的信仰为真的东西，偶乐改变一下，结果发现，原来不是那个理，换个道也没什么比以前差的，丫，这样，也不错。

打算写十辨十析，罗罗一大堆，写些什么呢，想来想去，还是写些基础的东西吧，希望这些基础的东西对朋友们理解其它方面能有个帮助。这个专题的思想：what ? why ? how ?　总之要从根基上讲清楚，重点在原理上了。对了图作的不精，请大家谅解。

这三个方法是大佬L用 于创建子进程的三种方法。其实理解它们，要有一个实现上的意识即：进程－＞虚拟地址空间－＞物理地址空间即真实的存储。用户进程能感知的是进程的虚拟地址 空间，而虚拟地址空间－＞物理地址空间则由底层的内核来帮你实现。一个进程在地址空间上的表现形式就是：正文段，数据段，堆，栈。嗯，主要就是这四个部 分，内核为其分配相应的数据结构来表示它们，其看做是进程在地址空间的实体，也可以想象为灵魂。随后内核会为这四部分分配相应的载体，即真正的物理存储， 就像灵魂要附之于身体一样，那么，这些物理存储就是进程的真正实体的，我们称之为身体。那么这三个方法有什么不同呢？

ok，现在有一个父进程P1，这是一个主体，那么它是有灵魂也就身体的哦。现在在其虚拟地址空间（有相应的数据结构表示）上有：正文段，数据段，堆，栈这四个部分，相应的，内核要为这四个部分分配各自的物理块。即：正文段块，数据段块，堆块，栈块。至于如何分配，这是内核去做的事，在此不详述。

1.       现在P1用fork()函数为进程创建一个子进程P2，内核：（1）复制P1的正文段，数据段，堆，栈这四个部分，注意是其内容相同。（2）为这四个部分分配物理块，P2的：正文段－＞PI的正文段的物理块，其实就是不为P2分配正文段块，让P2的正文段指向P1的正文段块，数据段－＞P2自己的数据段块（为其分配对应的块），堆－＞P2自己的堆块，栈－＞P2自己的栈块。如下图所示：同左到右大的方向箭头表示复制内容。

图1

2.       写时复制技术：内核只为新生成的子进程创建虚拟空间结构，它们来复制于父进程的虚拟究竟结构，但是不为这些段分配物理内存，它们共享父进程的物理空间，当父子进程中有更改相应段的行为发生时，再为子进程相应的段分配物理空间。




图2

3.       vfork()：这个做法更加火爆，内核连子进程的虚拟地址空间结构也不创建了，直接共享了父进程的虚拟空间，当然了，这种做法就顺水推舟的共享了父进程的物理空间。



图3

通 过以上的分析，相信大家对进程有个深入的认识，它是怎么一层层体现出自己来的，进程是一个主体，那么它就有灵魂与身体，系统必须为实现它创建相应的实体， 灵魂实体与物理实体。这两者在系统中都有相应的数据结构表示，物理实体更是体现了它的物理意义。呵呵，说了这么多，其实系统之所以提供这三个方法，也都是 从实现效率上来考虑的，一般fork后要exec，所以很多父进程的数据对于子进程来说都是不需要的，后两种方法就是大佬L区别于Unix的一个主要特征，也可以说是其高明处之一吧，其创建进程特别的高效，怎么高效，通过以上的比较与分析，相信大家也能明白个五六了吧。