分叉与穿线

我以前在应用程序中使用过线程，对它的概念非常了解，但是最近在操作系统讲座中我遇到了 fork ()。类似于线程。

我在谷歌上搜索了他们之间的区别，我得知:

  1. Fork 只不过是一个新进程，看起来与旧进程或父进程完全一样，但它仍然是一个不同的进程，具有不同的进程 ID 和自己的内存。
  2. 线程是开销较小的轻量级进程

但是，我心里还有一些疑问。

  1. 什么时候应该更喜欢 fork ()而不是 threading，反之亦然？
  2. 如果我想将外部应用程序作为子应用程序调用，那么应该使用 fork ()还是线程来调用它？
  3. 在谷歌搜索时，我发现人们说在线程中调用 fork ()是不好的。当人们做类似的事情时，为什么要在线程中调用 fork () ？
  4. Fork ()不能利用多处理器系统，因为父进程和子进程不能同时运行，这是真的吗？
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如您所注意到的，fork()产生一个新的进程副本。上面没有提到的是经常跟随的 exec()调用。这将用一个新进程(一个新的可执行文件)替换现有进程，因此，fork()/exec()是从旧进程生成新进程的标准方法。

例如，您的 shell 就是这样从命令行调用进程的。您指定您的进程(比如说 ls)和 shell 分叉，然后执行 ls。

请注意，这与线程处理在一个非常不同的级别上进行操作。线程在进程内运行多行执行。分叉是创建 新的进程的一种方法。

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分叉方法和线程方法的主要区别在于操作系统体系结构之一。在 Unix 被设计出来的时候，forking 是一个简单易用的系统，能够最好地满足大型机和服务器类型的要求，因此它在 Unix 系统中得到了普及。当微软从头开始重新构建 NT 内核时，它更关注线程模型。就这一点而言，Unix 系统在分叉方面的效率与 Windows 在线程方面的效率之间仍然存在显著差异。您可以在 Apache 中看到这一点，Apache 在 Unix 上使用 prefork 策略，在 Windows 上使用线程池。

特别是你的问题:

什么时候应该更喜欢 fork ()而不是 threading，反之亦然？

在 Unix 系统上，您要执行的任务远比实例化一个 worker 复杂得多，或者您希望使用独立进程的隐式安全沙箱。

如果我想将外部应用程序作为子应用程序调用，那么应该使用 fork ()还是线程来调用它？

如果子级将使用相同的代码对父级执行相同的任务，则使用 fork。对于较小的子任务，使用线程。如果单独的外部进程两者都不使用，那么只需使用适当的 API 调用来调用它们。

在谷歌搜索时，我发现人们说在线程中调用 fork ()是不好的。当人们做类似的事情时，为什么要在线程中调用 fork () ？

不完全确定，但我认为复制一个进程和大量子线程在计算上是相当昂贵的。

Fork ()不能利用多处理器系统，因为父进程和子进程不能同时运行，这是真的吗？

这是错误的，fork 创建了一个新的进程，然后利用了 OS 任务调度程序中进程可用的所有特性。

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一个分叉的过程被称为一个重量级的过程，而一个线程化的过程被称为轻量级进程。

以下是它们之间的区别:

  1. 分叉进程被认为是子进程，而线程化进程被称为兄弟进程。
  2. 分叉进程不与父进程共享代码、数据、堆栈等资源，而线程化进程可以共享代码，但有自己的堆栈。
  3. 进程切换需要操作系统的帮助，但不需要线程切换
  4. 创建多个进程是一个资源密集型任务，而创建多个线程是一个资源密集型任务
  5. 每个进程可以独立运行，而一个线程可以读/写另一个线程数据。 线程和进程 讲座 enter image description here
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正如@243123412341234123412341234123所说，多亏了 COW，在 Linux 上，进程并不比线程重多少，归结起来就是它们的用法。COW-copy on write 意味着只有当分叉进程对其进行更改时，才会复制分叉进程的内存页面，否则操作系统会将其重定向到父进程的页面。

从一个编程用例来看，假设在堆内存中有一个大数据结构，一个2d 数组[2000000][100](200mb) ，内核的页面大小约为4kb。当进程分叉时，不会为此数组分配新的内存。如果一个特定的行(100字节)被更改(在父进程或子进程中) ，只有相应的页面(如果在两个页面中重叠，则为4kb 或8kb)将被复制并为分叉线程更新。

内存的其他部分在分叉进程中工作，与线程相同(代码相同，寄存器和调用堆栈是分开的)。

在 Windows 上，正如@Niels Kurentjes 所说，从性能角度来看，线程可能更好，但在 Linux 上，它更多的是用例。


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