問答專欄Q & A COLUMN
Linux 內(nèi)核在系統(tǒng)啟動的最后階段會啟動 init 進(jìn)程。Linux 系統(tǒng)的進(jìn)程之間存在著明顯的繼承關(guān)系，所有的進(jìn)程都是 pid 為 1 的 init 進(jìn)程的后代。
其他一些操作系統(tǒng)在創(chuàng)建進(jìn)程時，首先在地址空間里創(chuàng)建進(jìn)程，讀入可執(zhí)行文件，最后開始執(zhí)行。Linux 是類 Unix 的操作系統(tǒng)，關(guān)于進(jìn)程創(chuàng)建，它不同于前面那些操作系統(tǒng)，而是定義了 fork() 和 exec() 兩組函數(shù)。這里以 fork() 函數(shù)為例介紹題主所說的“寫時拷貝”。
fork() 函數(shù)通過拷貝父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程，子進(jìn)程與父進(jìn)程的區(qū)別僅僅在于 pid，ppid 和一些資源的統(tǒng)計量，比如掛起的信號等。在早期，fork() 函數(shù)會將父進(jìn)程的所有其他資源都復(fù)制給子進(jìn)程。這種設(shè)計過于簡單粗暴，因為子進(jìn)程也許并不需要父進(jìn)程的資源，如果子進(jìn)程被創(chuàng)建后，轉(zhuǎn)而執(zhí)行和之前毫不相關(guān)的工作，那之前拷貝資源的開銷就浪費了，一點意義也沒有。
為了解決上面提到的可能會出現(xiàn)浪費的問題，“寫時拷貝”的概念就被提出了。寫時拷貝是一種可以推遲甚至免去拷貝數(shù)據(jù)的技術(shù)。子進(jìn)程被創(chuàng)建后，系統(tǒng)將父進(jìn)程的資源以只讀的方式共享給子進(jìn)程，這樣子進(jìn)程能夠使用原本應(yīng)該拷貝給子進(jìn)程的數(shù)據(jù)，而同時又不會“污染”父進(jìn)程。
這樣一來，如果子進(jìn)程只需要讀取父進(jìn)程數(shù)據(jù)，或者不需要使用父進(jìn)程的數(shù)據(jù)，那么拷貝就免去了。如果子進(jìn)程需要寫這部分?jǐn)?shù)據(jù)，則為了保證進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)獨立性，系統(tǒng)才會將父進(jìn)程的資源拷貝給子進(jìn)程。
結(jié)合上面這兩點，就是“寫時拷貝”的含義了，下面給出 demo：
char *buf = (char*)malloc(100*1024*1024);
int pid = fork();
if(pid==0){
printf("child exit ");
free(buf);
exit(0);
}else{
wait(&status);
free(buf);
exit(0);
}
對于上面這種情況，因為子進(jìn)程沒有用到父進(jìn)程的 buf，所以系統(tǒng)就免去了拷貝 buf 100MB 的開銷，提升了效率。
char *buf = (char*)malloc(100*1024*1024);
int pid = fork();
if(pid==0){
buf[0] = 1;
printf("child exit ");
free(buf);
exit(0);
}else{
wait(&status)；
free(buf);
exit(0);
}
而對于上面這種情況，因為子進(jìn)程需要寫 buf，系統(tǒng)就不可避免的要把父進(jìn)程的資源拷貝給子進(jìn)程了。
這就是“寫時拷貝”了。
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