В чем разница между fork() и vfork() в Linux

1️⃣ Как кратко ответить

fork() создает новый процесс, копируя адресное пространство родительского процесса, что может быть ресурсоемким. vfork() создает процесс без копирования адресного пространства, приостанавливая родительский процесс до завершения дочернего, что делает его более эффективным для задач, где дочерний процесс сразу вызывает exec().

2️⃣ Подробное объяснение темы

В операционных системах на базе Linux, когда необходимо создать новый процесс, часто используются системные вызовы fork() и vfork(). Оба они служат для создания дочернего процесса, но работают по-разному и имеют разные области применения.

fork()

fork() — это системный вызов, который создает новый процесс, называемый дочерним. Дочерний процесс является почти точной копией родительского процесса. Это означает, что:

• Дочерний процесс получает копию адресного пространства родительского процесса.
• Все дескрипторы файлов, открытые в родительском процессе, также открыты в дочернем.
• Дочерний процесс имеет свой собственный идентификатор процесса (PID).

Пример использования fork():

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
​
int main() {
    pid_t pid = fork(); // Создание нового процесса
​
    if (pid < 0) {
        // Ошибка при создании процесса
        perror("fork failed");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // Код, выполняемый дочерним процессом
        printf("This is the child process\n");
    } else {
        // Код, выполняемый родительским процессом
        printf("This is the parent process\n");
    }
​
    return 0;
}

• pid_t pid = fork(); — создает новый процесс. Если fork() возвращает 0, это дочерний процесс. Если возвращает положительное число, это родительский процесс.
• if (pid < 0) — проверка на ошибку при создании процесса.
• else if (pid == 0) — код, который выполняется в дочернем процессе.
• else — код, который выполняется в родительском процессе.

vfork()

vfork() — это оптимизированная версия fork(), предназначенная для случаев, когда дочерний процесс сразу вызывает exec() для замены своего адресного пространства. Основные отличия:

• vfork() не копирует адресное пространство родительского процесса. Вместо этого дочерний процесс использует адресное пространство родителя.
• Родительский процесс приостанавливается до тех пор, пока дочерний процесс не завершит выполнение или не вызовет exec().

Пример использования vfork():

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
​
int main() {
    pid_t pid = vfork(); // Создание нового процесса без копирования адресного пространства
​
    if (pid < 0) {
        // Ошибка при создании процесса
        perror("vfork failed");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // Код, выполняемый дочерним процессом
        printf("This is the child process\n");
        _exit(0); // Завершение дочернего процесса
    } else {
        // Код, выполняемый родительским процессом
        printf("This is the parent process\n");
    }
​
    return 0;
}

• pid_t pid = vfork(); — создает новый процесс без копирования адресного пространства.
• if (pid < 0) — проверка на ошибку при создании процесса.
• else if (pid == 0) — код, который выполняется в дочернем процессе.
• _exit(0); — завершение дочернего процесса, чтобы родительский процесс мог продолжить выполнение.

Зачем это нужно

• fork() используется, когда необходимо создать независимый процесс, который может выполнять свои задачи параллельно с родительским.
• vfork() используется для оптимизации, когда дочерний процесс сразу заменяет свое адресное пространство вызовом exec(), что экономит ресурсы и время.

Где применяется

• fork() часто используется в серверных приложениях для обработки новых подключений в отдельных процессах.
• vfork() применяется в сценариях, где важна производительность и минимизация накладных расходов на создание процесса, например, в оболочках командной строки для выполнения внешних команд.