天天看點

一次fork引發的慘案!

“你還有什麼要說的嗎?沒有的話我就要動手了”,kill程式最後問道。

這一次,我沒有再回答。

隻見kill老哥手起刀落,我短暫的一生就這樣結束了···

我是一個網絡程式,一直以來都運作在Windows系統上,日子過得很舒服。可前段時間,程式員告訴我要把我移植到Linux系統下運作,需要對我大動手術,我平靜的生活就這樣被打破了。

來到這個叫Linux的地方運作,一切對我都很陌生,沒有了熟悉的C槽、D盤和E盤,取而代之的是各種各樣的目錄。

這裡很有意思,一切都是檔案,硬體裝置是檔案、管道是檔案、網絡套接字也是檔案,搞得我很不适應。

這些都還好,我都還能接受,但直到今天···

今天早上,我收到了一個網絡請求,需要完成一個功能,這個工作比較耗時,我準備建立一個子程序,讓我的小弟去完成。

這是我第一次在Linux系統上建立程序,有點摸不着北,看了半天,隻看到程式員在我的代碼裡寫了一個fork函數:

我晃晃悠悠的來到fork函數的門前,四處觀察。

“您是要建立程序嗎?”,fork函數好像看出了我的來意。

“是的,我是第一次在這裡建立程序,以前我在Windows那片兒的時候,都是調用CreateProcess,但這裡好像沒有叫這個名字的函數···”

fork函數聽後笑了起來,說道:“别找了,我就是負責建立程序的函數”

“你?fork不是叉子的意思嗎,好端端的幹嘛取這麼個名字?”,我一邊說,一邊朝fork函數走去。

fork沒有理會我的問題,隻是說道:“您這邊稍坐一下,我要跟核心通信一下,讓核心建立一個子程序”

這下我倒是明白他的意思,像建立程序這種操作,都是由作業系統核心中的系統調用來完成的,而像fork這些我們可以直接調用的函數隻是應用層的接口而已,這跟以前在Windows上是一樣的。

不過我突然反應過來,着急問道:“唉,我還沒告訴你要建立的程序參數呢,你怎麼知道要啟動哪個程式?”

fork撲哧一下笑出了聲,不過并沒有回答我的問題。

人生地不熟的,我也沒好再多問,隻好耐心等待,等待期間我竟然睡着了。

“醒醒”,不知過了多久,fork函數叫醒了我:“建立完成了,請拿好,這是程序号pid”,說完給了我一個數字。

我攤開一看,居然寫了一個大大的0!

“怎麼搞的,建立失敗了?”,我問到。

“沒有啊,您就是剛剛建立的子程序”

“啥?你是不是搞錯了,我就是專程來建立子程序的,我自己怎麼會是子程序?”

fork函數又笑了,“我沒有搞錯,您其實已經不是原來的你了,而是一個複制品,是核心剛剛複制出來的”

“複制品?什麼意思?”,我越聽越懵!

“每個程序在核心中都是一個task_struct結構,剛才您睡着期間,核心在建立程序的時候,把核心中原來的你的task_struct複制了一份,還建立了一個全新的程序位址空間和堆棧,現在的你和原來的你除了極少數地方不一樣,基本上差不多”

“那原來的我呢?去哪裡了”

“他已經變成你的父程序了,我是一個特殊的函數,一次調用會傳回兩次,在父程序和子程序中都會傳回。在原來的程序中,我把你的程序号給了他,而我傳回給你0,就表示你現在就是子程序”

原來是這樣,我大受震撼,這簡直颠覆我的認知,居然還有如此奇特的函數,調用一次,就變成了兩個程序,思考之間,我忽然有些明白這個函數為什麼要叫fork的原因了。

“您是剛來咱們這裡吧,可能還不太熟悉,慢慢就習慣了”

“你們這效率也太高了吧,整個程序位址空間那麼大,居然這麼快就複制了一份!”

fork函數又笑了!難道我又說錯話了?

“程序的記憶體位址空間可沒有複制,你現在和父程序是共享的記憶體空間的”

“啥?共享?你剛才不是說建立了新的程序空間和堆棧嗎?”

“您看到的記憶體位址空間是虛拟的,您的記憶體頁面和父程序的記憶體頁面實際上是映射的同一個實體記憶體頁,是以實際上是共享的喲”

“原來是這樣,可是弄成共享了,兩個程序一起用,豈不是要出亂子?”

“放心,核心把這些頁面都設定成了隻讀,如果你們隻是讀的話,不會有問題,但隻要有一方嘗試寫入,就會觸發異常,核心發現異常後再去配置設定一個新的頁面讓你們分開使用。哦對了,這個叫寫時拷貝(COW) 機制”

“有點意思,你們倒是挺聰明的”

“沒辦法,盡量壓縮成本,提高建立程序的效率嘛,因為程序中的很多記憶體頁面都隻會去讀,如果全部無腦拷貝一份,那不是太浪費資源和時間了嗎”,fork函數說到。

“有道理,有道理”,我點了點頭,告别了fork函數,準備回去繼續工作。

本以為這奇怪的程序建立方式已經讓我大開眼界了,沒想到可怕的事情才剛剛開始。

告别fork函數沒多久,我就卡在了一個地方沒法執行下去,原來,前面有一把鎖被别的線程占用了,而我現在也需要占用它。

這倒也不足為奇,以往工作的時候,也經常碰到鎖被别的線程鎖定的情況,但這一次,我等了很久也一直不見有線程來釋放。

“喂,醒醒”

不知過了多久,我竟然又睡着了。

睜開眼睛,另一個程式站出現在了我的面前。

“你是?”

“你好,我是kill”

“kill?那個專門殺程序的kill程式?你來找我幹嘛”,我驚的一下睡意全無。

kill程式從背後拿出了兩個數字:9,1409

“你看,這是我收到的參數,1409是你的程序号PID,9表示要強制殺死你”

“啊?為什麼?”,那一刻,我徹底慌了。

“可能是你卡死在這裡太久了吧,人類才啟動我來結束你的運作”,kill程式說到。

“是啊,不知道是哪個該死的線程占用了這把鎖一直不釋放,我才卡在這裡”,我委屈的說到。

“哪裡有别的線程,我看了一下,你這程序就隻有一個線程啊!”

“你看錯了吧?”,說完,我認真檢查了起來,居然還真隻有一個線程了!我白等了這麼久!

“奇怪了,我明明是一個多線程的程式啊!”,我眉頭緊鎖。

“你仔細想想,剛才有沒有發生什麼事情?”,kill程式問到。

“我就執行了一下fork,生成了一個子程序,哦對了,我就是那個子程序”

“難怪!”,kill程式恍然大悟。

“難怪什麼?

“fork那家夥建立子程序的時候,隻會複制目前的線程,其他線程不會被複制!”,Kill程式說完歎了口氣,仿佛已經見怪不怪了。

“what?怎麼會這樣?其他線程沒複制,那豈不是要出亂子?”

kill程式不緊不慢地說道:“這都是曆史遺留問題了,早期都是單線程的程式,一個<code>task_struct</code>就是一個程序,fork這樣做是沒有問題的,後來出現了多線程技術,一個<code>task_struct</code>實際上是一個線程了,多個<code>task_struct</code>通過共享位址空間,成為一個線程組,也就是程序,但fork仍然隻複制目前的線程,就有了這個問題”

“我去,這坑爹的fork!”

“你不是第一個被坑的了!等着程式員把你重新改造下吧”

“唉···”,我長長的歎了口氣。

隻見kill老哥手起刀落,一切都消失了···

【完】

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