리눅스 프로세스 생성 명령어가 무엇인가요?

Linux 프로세스 생성 명령: 1. 분기 명령은 기존 프로세스에서 새 프로세스를 생성할 수 있으며, 원래 프로세스는 상위 프로세스이며, 하위 프로세스는 상위 프로세스의 리소스를 완전히 복사합니다. . 2. vfork 명령을 사용하면 생성된 하위 프로세스가 상위 프로세스와 주소 공간을 공유합니다. 이는 하위 프로세스가 상위 프로세스의 주소 공간에서 완전히 실행된다는 의미입니다. 3. clone 명령은 상위 프로세스의 자원을 선택적으로 하위 프로세스에 복사할 수 있으며, 복사되지 않은 데이터 구조는 포인터 복사를 통해 하위 프로세스에서 공유됩니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: linux7.3 시스템, Dell G3 컴퓨터.

Linux 시스템에서 프로세스를 생성하는 데 사용할 수 있는 명령은 세 가지(fork, vfork 및 clone)가 있습니다.

fork

포크가 프로세스를 생성할 때 하위 프로세스는 상위 프로세스의 리소스만 완전히 복사합니다. 복사된 하위 프로세스는 자체 task_struct 구조와 pid를 가지지만 상위 프로세스의 다른 모든 리소스를 복사합니다. 예를 들어 상위 프로세스에 5개의 파일이 열려 있으면 하위 프로세스에도 5개의 파일이 열려 있고 이러한 파일의 현재 읽기 및 쓰기 포인터도 같은 위치에서 중지됩니다. 따라서 이 단계에서 수행하는 작업은 복사입니다. 이렇게 얻은 자식 프로세스는 부모 프로세스로부터 독립적이며 좋은 동시성을 가지고 있습니다. 그러나 둘 사이의 통신에는 파이프, 공유 메모리 및 기타 메커니즘과 같은 특수한 통신 메커니즘이 필요합니다. 위의 설명을 사용해야 합니다. 각 리소스의 복사본을 만드세요. 이러한 관점에서 보면, 포크는 매우 비용이 많이 드는 시스템 호출입니다. 예를 들어, 프로세스가 하위 프로세스를 포크한 후에는 해당 하위 프로세스가 다른 실행 파일을 실행하기만 하면 됩니다. 포크 프로세스 중에 가상 메모리 공간을 복사하는 것은 중복 프로세스가 됩니다. 그러나 Linux는 이제 COW 쓰기 중 복사(COW copy-on-write) 기술을 채택하므로 오버헤드를 줄이기 위해 포크는 실제로 처음에 두 개의 서로 다른 복사본을 생성하지 않습니다. 왜냐하면 그 당시에는 많은 양의 데이터가 실제로 완전히 동일하기 때문입니다. . 기록 중 복사는 데이터의 실제 복사본을 연기합니다. 나중에 쓰기가 발생하면 부모와 자식의 데이터가 일치하지 않는다는 의미이므로 복사 작업이 발생하고 각 프로세스는 자체 복사본을 가져오므로 시스템 호출의 오버헤드를 줄일 수 있습니다. 따라서 쓰기 중 복사의 경우 vfork 구현은 거의 중요하지 않습니다.

　fork() 호출은 일단 실행되면 두 개의 값을 반환합니다. 상위 프로세스의 경우 fork 함수는 하위 프로그램의 프로세스 번호를 반환하는 반면, 하위 프로그램의 경우 fork 함수는 0을 반환하는 함수의 본질입니다. 두 배.

　포크 후에는 하위 프로세스와 상위 프로세스 모두 포크 호출 이후에 명령을 계속 실행합니다. 하위 프로세스는 상위 프로세스의 복사본입니다. 상위 프로세스의 데이터 공간, 힙 및 스택의 복사본을 얻습니다. 이는 상위 프로세스와 하위 프로세스가 메모리의 이 부분을 공유하지 않습니다. 즉, 하위 프로세스가 상위 프로세스에서 동일한 이름을 가진 변수를 수정해도 상위 프로세스의 해당 값에는 영향을 미치지 않습니다. 그러나 아버지와 아들 프로세스는 프로그램의 텍스트 섹션만 ​​공유합니다. 텍스트 세그먼트는 CPU에 의해 실행되는 기계 명령을 저장하며 일반적으로 읽기 전용입니다.

vfork

vfork 시스템 호출은 포크와 다릅니다. vfork로 생성된 하위 프로세스는 상위 프로세스와 주소 공간을 공유합니다. 즉, 하위 프로세스는 상위 프로세스의 주소 공간에서 완전히 실행됩니다. 이때 자식 프로세스가 무언가를 수정하면 부모 프로세스에 영향을 미치는 변수가 발생합니다.

따라서 위의 예에서 vfork()를 사용하면 두 번 인쇄된 a와 b의 값이 동일하고 주소도 동일하게 됩니다.

하지만 여기서 주목해야 할 점은 vfork()로 생성된 하위 프로세스가 종료하려면 명시적으로 종료()를 호출해야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 하위 프로세스는 종료될 수 없으며 이는 포크()에는 존재하지 않습니다.

　Vfork는 상위 프로세스에서 하위 프로세스의 프로세스 번호도 반환하고, 하위 프로세스에서는 0을 반환합니다.

　 vfork를 사용하여 자식 프로세스를 만든 후에는 자식 프로세스가 exec(exec, 새 실행 파일을 주소 공간에 로드하고 실행함)를 호출하거나 종료할 때까지 부모 프로세스가 차단됩니다. vfork의 장점은 하위 프로세스가 생성된 후 exec를 호출하여 다른 프로그램을 실행하는 경우가 많다는 것입니다. 상위 프로세스의 주소 공간에 대한 참조가 없으므로 주소 공간의 복사본이 중복되기 때문입니다. , vfork를 통해 공유되므로 메모리는 불필요한 오버헤드를 줄일 수 있습니다.

clone

　 시스템 호출 fork() 및 vfork()에는 매개변수가 없지만 clone()에는 매개변수가 있습니다. fork()는 완전한 복사본이고, vfork()는 공유 메모리이며, clone()은 부모 프로세스의 자원을 선택적으로 자식 프로세스에 복사할 수 있으며, 복사되지 않은 데이터 구조는 포인터 복사를 통해 자식 프로세스에서 공유한다. 특히 하위 프로세스에 복사할 리소스는 매개변수 목록의 clone_flags에 의해 결정됩니다. 또한 clone()은 하위 프로세스의 pid를 반환합니다.

아래에서 포크 명령(프로세스 생성)에 대해 자세히 알아보세요.

포크 기능 심층 분석

포크 기능은 Linux에서 매우 중요한 기능으로, 기존 프로세스에서 새로운 프로세스를 생성합니다. 새 프로세스는 하위 프로세스이고 원래 프로세스는 상위 프로세스입니다.

fork 함수의 반환 값:

• 자식 프로세스의 pid를 부모 프로세스에 반환
• 자식 프로세스에 0을 반환

다음으로, 포크 함수()를 예시로 사용해 보겠습니다.

컴파일하고 실행해 보겠습니다.

포크의 일반적인 사용법

• 부모 프로세스는 부모 프로세스와 자식 프로세스가 동시에 다른 코드 세그먼트를 실행하도록 자신을 복사하려고 합니다. 예를 들어, 상위 프로세스는 클라이언트 요청을 기다리고 요청을 처리하기 위해 하위 프로세스를 생성합니다.
• 프로세스가 다른 프로그램을 실행하려고 합니다. 예를 들어 하위 프로세스가 포크에서 반환된 후 exec 함수를 호출합니다.

Fork 호출이 실패한 이유

• 시스템에 프로세스가 너무 많습니다
• 실제 사용자 프로세스 수가 한도를 초과했습니다

Fork 기능 사용을 검토한 후 다음 주제를 연구해 보겠습니다.

fork()는 하위 프로세스를 생성합니다. 운영 체제는 어떤 작업을 수행합니까?

프로세스가 포크를 호출합니다. 제어가 커널의 포크 코드로 전송되면 커널은 다음을 수행합니다.

• 새 메모리 블록과 커널 데이터 구조를 하위 프로세스에 할당합니다.

• 상위 프로세스의 일부 데이터 구조 내용을 하위 프로세스에 복사합니다.

• 시스템 프로세스 목록에 하위 프로세스를 추가합니다.

• fork가 반환되어 스케줄러 예약을 시작합니다.

상위 프로세스가 포크 전(before) 코드를 실행한 후, 포크를 호출하여 하위 프로세스를 생성하고 상위 및 하위 실행 스트림이 별도로 실행됩니다. 참고: fork 이후, 누가 먼저 실행할지는 전적으로 스케줄러에 의해 결정됩니다.

여기서 또 다른 질문이 있습니다. 포크 이후에 상위 프로세스와 하위 프로세스 간에 코드가 공유되는 경우, 이후에 공유됩니까, 아니면 모든 코드가 공유됩니까? 왜 하위 프로세스는 항상 포크 이후에 해당 코드를 실행합니까? 정확히?

답변: CPU가 프로세스가 실행되는 위치를 추적하기 때문에 모든 코드가 공유됩니다.

• 코드가 조립된 후에는 많은 코드 줄이 있게 되며 각 코드 줄은 메모리에 로드된 후 해당 주소를 갖게 됩니다.
• 프로세스는 언제든지 중단될 수 있으므로(완료되지 않을 수 있음) 다음에 계속 실행될 때 이전 위치(프로그램이나 주요 기능의 시작이 아님)에서 계속되어야 하며, 이는 CPU를 필요로 합니다. 실시간으로 기록하는 프로세스의 현재 실행 위치입니다.
• 그래서 CPU에는 현재 프로세스의 실행 위치를 기록하는 데 사용되는 해당 레지스터 데이터가 있습니다. 이 레지스터는 주소를 기록하는 데 사용되는 pc(포인트 코드 프로그램 카운터)라고도 합니다. 실행되는 다음 코드 줄(컨텍스트 데이터)
• 하위 프로세스가 생성되면 해당 EIP가 수정됩니다. 이때 자식 프로세스는 EIP에 저장된 데이터가 실행될 코드라고 생각하게 됩니다.

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자식 프로세스가 생성되면 운영체제는 해당 데이터 구조를 자식 프로세스에 할당하고, 자식 프로세스는 독립적이기 때문에 독립적으로 실행됩니다.

이론적으로 자식 프로세스에도 자체 코드와 데이터가 있어야 하지만 일반적으로 자식 프로세스를 생성할 때 로드 프로세스가 없으며 자식 프로세스 자체에는 자체 코드와 데이터가 없습니다.

따라서 하위 프로세스는 상위 프로세스의 코드와 데이터만 "사용"할 수 있으며 코드는 읽기 전용이며 데이터가 수정될 수 있고 분리되어야 하는 동안 상위-하위 공유가 충돌하지 않습니다.

현재 운영 체제는 쓰기 중 복사 전략을 채택합니다.

기록 중 복사

OS가 기록 중 복사 기술을 사용하여 상위 프로세스와 하위 프로세스를 분리하는 이유

• 기록하는 동안 복사하는 것은 효율적인 메모리 사용의 표현입니다.

• 시스템의 운영 효율성을 향상시킵니다.

• OS는 코드 실행 전에 어떤 공간에 액세스할지 예측할 수 없습니다.

확장된 지식: 프로세스 종료 및

프로세스 종료

프로세스가 종료되면 운영 체제는 프로세스가 적용한 관련 커널 데이터 구조와 해당 코드 데이터를 해제하는 것입니다. 시스템 리소스 출시,

1. 프로세스 종료 코드

프로세스 종료의 일반적인 방법:

1. 코드가 실행된 후 결과가 정확합니다.
2. 코드가 실행되었는데 결과가 올바르지 않습니다.
3. 코드 실행이 완료되지 않아 프로그램이 충돌했습니다.

첫 번째 경우와 두 번째 경우를 구별하려면 프로세스의 종료 코드를 통해 명확하게 구분할 수 있습니다.

학습된 C 언어에서 메인 함수의 반환 값에 대해, 여기서 메인 함수의 반환 값은 프로세스의 종료 코드입니다. 그 의미는 프로세스의 실행 결과를 평가하기 위해 상위 프로세스로 돌아가는 것입니다.

이제 간단한 C 프로그램을 작성해 보겠습니다.

그러면 echo $? 를 통해 최신 프로세스의 종료 코드를 얻을 수 있습니다.

프로세스의 반환 값에는 0과 0이 아닌 두 가지 상황이 있습니다. 0은 프로그램이 성공적으로 실행되고 결과가 정확함을 의미하고, 0이 아닌 것은 프로그램이 성공적으로 실행되지만 결과가 올바르지 않음을 의미합니다. 0이 아닌 값은 셀 수 없이 많고, 0이 아닌 값은 다양합니다. 이 값은 다양한 오류를 나타낼 수 있으므로 오류의 원인을 정의할 수 있습니다.

일반적인 오류 메시지는 무엇입니까?

strerror를 사용하여 인쇄할 수 있습니다

결과는 다음과 같습니다.

Linux에는 133개의 오류 코드가 있음을 발견했습니다.

当然，程序崩溃的时候，退出码没有意义。

우리 모두 알고 있듯이, Linux는 작성된 C 언어를 사용하며 명령의 본질은 C 언어 프로그램이므로 간단히 ls 명령을 예로 들 수 있습니다

및 종료 코드 2번에 해당하는 오류 메시지:

2.exit 및 _exit

종료에 대하여 프로세스는 return 문을 사용할 수 있으며, exit 및 _exit 함수도 호출할 수 있습니다. 이 두 함수의 차이점을 먼저 살펴보겠습니다.

다음으로 printf를 사용하여 메시지를 인쇄하고, 3초 동안 대기한 다음, 종료를 사용하여 종료하고 결과를 관찰합니다.

n을 가져왔기 때문입니다. n을 추가하면 버퍼가 새로 고쳐지고 인쇄 내용이 화면 내용에 나타납니다.

n을 가져오지 않으면 결과를 관찰합니다.

다음을 발견했습니다. n이 없기 때문에 printf의 내용은 잠들기 전에 인쇄되지 않지만 버퍼는 잠들기 후에 전송됩니다. 호출 종료 내용이 새로 고쳐지고 화면에 출력됩니다.

다음으로 _exit 함수

를 사용하여 실행 파일 b:

를 실행하고 echo $?를 사용하여 최근 프로세스 종료 코드를 인쇄하고 b 파일이 다음과 같은지 확인합니다. 실제로 실행되었습니다.

exit는 라이브러리 함수이고, _exit는 프로세스를 종료할 때 버퍼의 내용을 새로 고치지 않는 시스템 호출임을 나타냅니다.

이 시점에서 우리는 결론을 내릴 수 있습니다:

printf 데이터는 "버퍼"에 저장되어 있으며, 출구에서 새로 고칠 수 있지만 시스템 호출 인터페이스 _exit에서는 새로 고칠 수 없습니다. 따라서 버퍼는 운영 체제 내부에 있어서는 안 되며 C 표준 라이브러리에 의해 유지관리되어야 합니다.

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