操作系统linux/unix中，父进程调用fork()函数创建子进程时，将自己的完整数据空间复制给子进程。二者的数据空间相互独立。这里用到了____模式。

这里使用了写时复制（Copy-on-write）模式。

在父进程调用fork()函数创建子进程时，操作系统会创建一个完全独立的子进程，并将父进程的数据空间复制给子进程，包括变量的值、堆和栈的分配等。但是，实际的复制并不会立即发生，而是采用写时复制模式。

写时复制模式的原理是，在父子进程之间共享相同的物理内存页面。具体而言，当父子进程中的任意一个进程需要对某个内存页进行写操作时，操作系统会将该页复制一份，使得父子进程可以拥有各自的内存页副本，从而实现数据空间的相互独立。

这种写时复制的机制具有如下优点：
1. 节省了内存资源：由于父子进程共享内存页，所以在创建子进程时，并不需要立即复制整个数据空间，而是在需要写操作时才进行复制，从而节省了内存资源。
2. 高效的进程创建速度：由于采用了延迟复制机制，所以创建子进程的速度会更快。
3. 数据的相互独立性：父子进程之间的数据空间是相互独立的，它们可以通过各自的内存页副本进行独立的读写操作，不会相互影响。

总结来说，通过写时复制机制，父进程在调用fork()函数创建子进程时可以实现数据空间的复制和相互独立，提高了进程创建的效率和内存利用率。

相关问题

编写一段程序，使用系统调用 fork( )创建一个子进程。子进程通过系统调用 exec 系列函数调用命令 ls，调用 exit( )结束。而父进程则调用 waitpid( )等待子进程结束，并在子进程结束后显示子进程的标识符，然后正常结束。

在Unix/Linux系统下，你可以编写如下的C语言程序来实现这个功能：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    // Fork操作
    pid_t child_pid = fork();

    if (child_pid == 0) { // 子进程
        printf("I am the child process with PID: %d\n", getpid());
        execlp("/bin/ls", "ls", NULL); // 执行ls命令
        perror("Failed to execute command");
        _exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (child_pid > 0) { // 父进程
        printf("Parent process with PID: %d is waiting for child.\n", getpid());
        int status;
        waitpid(child_pid, &status, 0); // 等待子进程结束
        printf("Child process with PID: %d exited with status %d.\n", child_pid, WEXITSTATUS(status));
    } else {
        printf("Fork failed with error: %d\n", errno);
        return -1;
    }

    return 0;
}

在这个程序中，`fork()`函数用于创建子进程，如果返回值为0，则表示当前进程是新创建的子进程；否则，返回值是非零值，表示是原进程。子进程执行`execlp()`系统调用，尝试执行"/bin/ls"命令，替换当前进程。若执行成功，子进程将终止并传递退出状态给父进程。

父进程等待子进程结束，使用`waitpid()`函数，它接收子进程ID和一个指针，用来存储子进程的状态信息。最后，父进程打印出子进程的PID和退出状态。

- 用fork()创建一个子进程。 -子进程用execl或execve执行ls命令。 - 父进程调用waitpid函数等待子进程结束后，打印“child ended, father ending”，后结束进程。

在Unix/Linux系统编程中，可以使用`fork()`函数来创建一个新的进程（子进程），它会复制当前进程的所有状态，包括内存映射、打开文件描述符等。以下是步骤：

1. **使用`fork()`创建子进程**:

   #include <unistd.h>
   
   int pid = fork(); // fork操作
   if (pid == 0) { // 子进程
     // 在这里执行后续操作，如设置工作目录、清理环境变量等
   } else if (pid > 0) { // 父进程
     // 子进程ID保存在pid变量中
   } else {
     perror("Fork failed"); // 如果fork失败，打印错误信息
     exit(EXIT_FAILURE);
   }

2. **子进程使用`execl`或`execve`执行ls命令**:
在子进程中，通常会替换掉原来的程序入口点，例如使用`execl`或其更安全版本`execve`执行其他程序，比如`ls`：

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <string.h>
   
   if (pid == 0) {
     execlp("ls", "ls", "-l", NULL); // 执行ls -l命令
     perror("Failed to execute ls");
     _exit(EXIT_FAILURE); // 使用_exit而非exit来避免影响父进程
   }

3. **父进程等待子进程结束并打印消息**:
父进程调用`waitpid`等待子进程结束，然后继续执行：

   while (true) {
     int status;
     waitpid(pid, &status, 0); // 等待子进程结束
     if (WIFEXITED(status)) {
       printf("child ended, father ending\n");
       break; // 子进程已正常退出，父进程结束
     } else if (WIFSIGNALED(status)) {
       printf("Child process terminated by signal %d\n", WTERMSIG(status));
     } else {
       printf("Unknown termination state for child.\n");
     }
   }
   exit(0); // 父进程结束