Linux进程、线程、调度(二)

fork 、vfork、clone

Linux 内核的调度算法，是根据task_struct结构体来进行调度的。

写时拷贝技术

当p1把p2创建出来时，会把task_struct里描述的资源结构体对拷给p2。

区分进程的标志，就是 p2的资源不是p1的资源。两个task_struct 的资源都相同，那就不叫两个进程了。

执行一个copy，但是任何修改都造成分裂，如：chroot,open，写memory，

最难copy的是 mm 这个部分，因为要做写时拷贝。

Linux通过MMU进行虚拟地址到物理地址的转换，当进程执行fork()后，会把页表中的权限设置为RD-ONLY，当P1,P2去写该页时，CPU会收到page fault，申请新的内存。Linux再将页表中的virt1指向新的物理地址。

#include <sched.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int data = 10;
int child_process()
{
    printf("Child process %d, data %d\n",getpid(),data);
    data = 20;
    printf("Child process %d, data %d\n",getpid(),data);
    _exit(0);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    int pid;
    pid = fork();
    if(pid==0) {
        child_process();
    }
    else{
        sleep(1);
        printf("Parent process %d, data %d\n",getpid(), data);
        exit(0);
    }
}

CoW，严重依赖CPU的MMU。Mmu-less Linux 无copy-on-write, 没有fork，而使用vfork。

使用vfork：父进程p1 vfork出子进程p2之后阻塞，直到子进程发生以下两种情况。

1） exit

2） exec

进程执行vfork时，P2的task_struct中的*mm 与 P1共享，P1的内存资源就是P2的内存资源。

pthread_create -> clone

Linux创建线程的API，本质上去调 clone。要求把P2的所有资源的指针，都指向P1。线程，也被称为 Light weight process。

而Linux在clone线程时也十分灵活，可以选择共享/不共享部分资源。

POSIX标准要求，进程里面如果有多个线程，在用户空间 getpid() 看到的都是同一个id，这个id其实是TGID。

一个进程里面创建了多个线程，在/proc 下的是 tgid，/proc/tgid/task/{pidx,y,z}

pthread_self() 看到的是用户空间pthread线程库里获得的id 。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <linux/unistd.h>
#include <sys/syscall.h>

static pid_t gettid( void )
{
    return syscall(__NR_gettid);
}

static void *thread_fun(void *param)
{
    printf("thread pid:%d, tid:%d pthread_self:%lu\n", getpid(), gettid(),pthread_self());
    while(1);
    return NULL;
}

int main(void)
{
    pthread_t tid1, tid2;
    int ret;
    printf("thread pid:%d, tid:%d pthread_self:%lu\n", getpid(), gettid(),pthread_self());
    ret = pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun, NULL);
    
    if (ret == -1) {
        perror("cannot create new thread");
        return -1;
    }
    ret = pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun, NULL);
    
    if (ret == -1) {
        perror("cannot create new thread");
        return -1;
    }
    if (pthread_join(tid1, NULL) != 0) {
        perror("call pthread_join function fail");
        return -1;
    }
    if (pthread_join(tid2, NULL) != 0) {
        perror("call pthread_join function fail");
        return -1;
    }
    return 0;
}