Android下Linux创建进程的姿势（下）

引子

前文我们讲了fork和COW的原理，本文接着上文续写vfork，clone等方式创建进程原理。

vfork

vfork也是创建一个子进程，但是子进程共享父进程的空间。在vfork创建子进程之后，父进程阻塞，直到子进程执行了exec()或者exit()。vfork最初是因为fork没有实现COW机制，而很多情况下fork之后会紧接着exec，而exec的执行相当于之前fork复制的空间全部变成了无用功，所以设计了vfork。

vfork和fork之间的另一个区别是：vfork保证子进程先运行，在它调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行，当子进程调用这两个函数中的任意一个时，父进程会恢复运行。

也可以这么理解，vfork创建出来的不是真正意义上的进程，而是一个线程。

arduino 复制代码

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(int argc, char*argv[]) {
    pid_t ret;
    int count = 0;
    //在父进程的空间中,定义一个count 共享变量
    printf("【parent】 shared count=%p in pid=%d\n", & count, getpid());
    printf("【parent】fork in pid=%d\n", getpid());
    ret = vfork(); //vfork 父子进程共享对象count,父、子进程共享的count 变量其虚拟内存地址一致，在调用vfork之后父进程会挂起，子进程对count 修改会体现在父进程中
    if (ret == 0) {
        printf("【child】start from pid=%d\n", getpid());
        count = 10;
        printf("【child】assign count=%p ,count=%d\n", & count, count);
        sleep(2);
        _exit(0);//退出子进程，必须调用，因为使用vfork()创建子进程后，父进程会被阻塞，直至子进程调用exec或者_exit函数退出，否则会报vfork: cxa_atexit.c:100: __new_exitfn: Assertion `l != ((void *)0)' failed
    } else {
        printf("【parent】continue in parent pid=%d\n", getpid());
        printf("【parent】ret=%d, &count=%p , count=%d\n", ret, & count, count);
        printf("【parent】pid=%d\n", getpid());
    }
    return 0;
}

结果：

ini 复制代码

【parent】shared count=0x7ffe774fe418 in pid=7950
【parent】fork in pid=7950【child】start from pid=7951
【child】assign count=0x7ffe774fe418,count=10 //这里会sleep(2) 然后 父进程才会继续执行
【parent】continue in parent pid=7950
【parent】ret=7951, &count=0x7ffe774fe418 , count=10
【parent】the pid=7950

我搜了下android的源码工程，发现用vfork的地方也寥寥无几，在recovery的升级模块有用到。文件路径：/bootable/recovery/updater/install.cpp。

clone

clone是Linux为创建线程设计的，不仅可以创建进程或者线程，还可以指定创建新的命名空间（namespace）、有选择的继承父进程的内存、甚至可以将创建出来的进程变成父进程的兄弟进程等等。

系统调用fork()和vfork()是无参数的，而clone()则带有参数。fork()是全部复制，vfork()是共享内存，而clone()是则可以将父进程资源有选择地复制给子进程，而没有复制的数据结构则通过指针的复制让子进程共享，具体要复制哪些资源给子进程，由参数列表中的clone_flags决决定。

clone函数功能强大，带了众多参数，它提供了一个非常灵活自由的创建进程的方法。因此由他创建的进程要比前面2种方法要复杂。clone可以让你有选择性的继承父进程的资源，你可以选择像vfork一样和父进程共享一个虚存空间，从而使创造的是线程，你也可以不和父进程共享，你甚至可以选择创造出来的进程和父进程不再是父子关系，而是兄弟关系。先有必要说下这个函数的结构：

arduino 复制代码

int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg);

其中关键参数：

child_stack为给子进程分配系统堆栈的指针（在linux下系统堆栈空间是2page大小，就是8K的内存，其中在这块内存中，低地址上存放的值就是进程控制块task_struct的值）；
flags为要复制资源的标志，描述你需要从父进程继承那些资源（是资源复制还是共


参数	含义
CLONE_PARENT	创建的子进程的父进程是调用者的父进程，新进程与创建它的进程成了"兄弟"而不是"父子"
CLONE_FS	子进程与父进程共享相同的文件系统，包括root、当前目录
CLONE_FILES	子进程与父进程共享相同的fd表
CLONE_NEWNS	在新的namespace启动子进程，namespace描述了进程的文件层级
CLONE_SIGHAND	子进程与父进程共享相同的信号处理（signal handler）表
CLONE_PTRACE	若父进程被trace，子进程也被trace
CLONE_VFORK	父进程被挂起，直至子进程释放虚拟内存资源
CLONE_VM	子进程与父进程运行于相同的内存空间
CLONE_PID	子进程在创建时PID与父进程一致
CLONE_THREAD	Linux 2.4中增加以支持POSIX线程标准，子进程与父进程共享相同的线程群

fork不对父子进程的执行次序进行任何限制，fork返回后，子进程和父进程都从调用fork函数的下一条语句开始行，但父子进程运行顺序是不定的，它取决于内核的调度算法.而在vfork调用中，子进程先运行，父进程挂起，直到子进程调用了exec或exit之后，父子进程的执行次序才不再有限制；clone中由标志CLONE_VFORK来决定子进程在执行时父进程是阻塞还是运行，若没有设置该标志，则父子进程同时运行，设置了该标志，则父进程挂起，直到子进程结束为止。

Android下底层创建线程的方式也是用clone的方式实现的，参考如下图：

exec

exec和其他三种创建进程原理上不属于同一个层次，可以理解为是它是为了加载程序而存在,所以这里我们就浅聊下就可以了。一般我们创建子进程都是为了运行新的程序代码，因此Linux系统提供了一个exec()函数族，用于创建和修改子进程。调用exec()函数时，子进程中的代码段、数据段和堆栈段都将被替换。由于调用exec()函数并没有创建新进程，因此修改后的子进程的ID并没有改变。

arduino 复制代码

//第一组，l->list，p->path，e->envp
int execl(const char *pathname, const char *arg, ..., (char*)NULL);
int execlp(const char *file, const char *arg, ..., (char*)NULL);
int execle(const char *pathname, const char *arg, ..., (char*)NULL, char *const envp[]);
//第二组，v->vector，p->path，e->envp
int execv(const char *pathname, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
//第三组，v->vector，e->envp
int execve(const char *pathname, char *const argv[], char *const envp[]);

总结

本系列文章因在看Android底层源码时候接触到的一个小知识点引发而来，分上下两篇文章道明了Linux下创建进程的方式并阐明了在Android场景下的使用方式，希望大家能从中解惑，也希望大家能从中学到持续学习，吾日三省吾身的精神，欢迎各位coder关注公众号，第一时间技术交流。