【Linux】进程原理及写时拷贝技术_进程的写时拷贝

一、进程原理

1、什么是进程？

进程就是执行中的程序。

• 从物理内存的分配来看，每个进程占用一片内存空间，即进程就是内存的某片空间，由于CPU只能执行一条指令，所以执行指令的顺序由程序计数器决定。
• 从逻辑上看，每个程序可以执行也可以暂时挂起让别的程序执行，之后又可以接着继续执行。所以每个进程都有一个计数器，记录下一条指令的位置，从而使继续接着运行时能找到正确地址。
• 从时间上看，在运行一定时间后，进程都已经完成了一定的工作量，即，每个进程都必须向前推进。
  

2、进程的产生与消失

（1）对于进程，所做的就是：

• 系统初始化
• 执行进程创建程序
  （2）用户请求创建新进程
  在系统进行初始化时，将有许多进程产生。
  在系统初始化时，系统就等待用户输入命令。如果此用户启动一个程序，比如双击一个可执行文件，那么系统将会为这个可执行文件创立一个进程。除此之外，用户也可在程序中通过系统调用（fork）直接生成新进程。
  （3）造成进程消亡的原因：
• 寿终：进程云心完成而退出（自愿）
• 自杀：进程因错误而自行退出（自愿）
• 他杀：进程被其他进程强行杀死（非自愿）
  通常是一个父进程杀死一个子进程。用户也可以杀死自己的进程。
• 处决：进程因异常而强行终结（非自愿）

3、进程状态

• 就绪态：等待CPU调度执行
• 执行态：CPU正在执行的进程指令
• 阻塞态：等待事件发生
• 执行态——>就绪态：系统给每个进程分配一个时间片，当时间片用完，无论是何种状态，就将其转入就绪，在执行另一个进程
• 当阻塞挂起的过程中事件发生了，就会把阻塞挂起的进程放在就绪挂起中。

4、进程与地址空间

进程空间也称地址空间，地址空间就是进程要用的所有资源。进程与地址空间研究的是如何让多个进程空间共享一个物理内存。

二、写时拷贝技术

1、进程的创建方法

进程的创建及实例

2、前言

• 一个现有的进程可以调用fork函数创建一个新进程。
• 由于fork创建的新进程被称为子进程。fork函数被调用一次，但返回两次，子进程返回值为0，父进程的返回值则是新的子进程的进程ID。
• 子进程返回0 的原因：
  一个进程只会有唯一的一个父进程，所以子进程总是可以调用getppid来获取父进程的进程ID。
• 父进程返回子进程ID的原因：
  一个进程的子进程可以有很多个，没办法获取其所有子进程的进程ID。
• 子进程和父进程继续执行fork之后的指令，子进程相当于是父进程的副本。父子进程并不共享存储空间。

3、写时拷贝技术

（1）传统的fork()系统调用直接把所有资源复制给新创建的进程。由于在fork之后经常会跟随着exec（进程替换的方法），所以现在很多实现并不执行一个父进程数据段、栈和堆的完全复制。也就是作为替代使用了写时拷贝技术。
（2）这些区域由父子进程共享，而且内核将他们的访问权限改为只读。如果父子进程中的任意一个试图修改这些区域，则内核只为修改区域的那块内存创建一个副本。
（3）使用写时拷贝技术时，内核并不会复制整个进程地址空间，而是让父子进程共享同一个拷贝。只有在需要写入的时候数据才会被复制，从而使各个进程拥有自己的拷贝。也就是说，资源的复制只有在需要写入的时候才进行，除此之外，只是以只读形式进行共享。