将程序中的 fork 系统调用替换成 vfork 系统调用,检测父子进程 共享资源的情况。

时间: 2023-07-15 10:11:19 浏览: 46
在Linux系统中,`fork()`是创建子进程的系统调用之一。它会将当前进程(称为父进程)完全复制一份,包括代码、数据和堆栈等资源,形成一个新的进程(称为子进程)。而`vfork()`也是创建子进程的系统调用,但是它与`fork()`的区别在于它不会复制父进程的地址空间,而是与父进程共享地址空间。这意味着子进程在执行时不能修改父进程的地址空间,否则会导致未定义的行为。 下面是一个将`fork()`替换成`vfork()`的示例程序,同时检测父子进程共享资源的情况: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> int global_var = 10; // 全局变量 int main() { int local_var = 20; // 局部变量 pid_t pid; pid = vfork(); // 替换为 vfork() if (pid == -1) { // 错误处理 perror("vfork"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid == 0) { // 子进程 printf("Child process:\n"); printf("global_var = %d\n", global_var); // 子进程可以访问父进程的全局变量 printf("local_var = %d\n", local_var); // 子进程可以访问父进程的局部变量 global_var += 10; // 子进程修改了全局变量的值 local_var += 10; // 子进程修改了局部变量的值 _exit(EXIT_SUCCESS); // 退出子进程 } else { // 父进程 printf("Parent process:\n"); printf("global_var = %d\n", global_var); // 父进程可以访问自己的全局变量 printf("local_var = %d\n", local_var); // 父进程可以访问自己的局部变量 sleep(1); // 等待子进程执行完毕 printf("After child process:\n"); printf("global_var = %d\n", global_var); // 父进程可以访问子进程修改后的全局变量 printf("local_var = %d\n", local_var); // 父进程不能访问子进程修改后的局部变量 } return 0; } ``` 在这个程序中,我们先定义了一个全局变量`global_var`和一个局部变量`local_var`,然后调用`vfork()`创建子进程。子进程通过`printf()`分别输出了父进程的全局变量和局部变量,然后修改了它们的值。父进程在等待子进程执行完毕后,也通过`printf()`输出了相同的变量,并且发现子进程修改了全局变量的值,但没有修改局部变量的值。 需要注意的是,在调用`vfork()`后,子进程执行完毕前必须调用`_exit()`来退出,而不能调用`exit()`,否则会导致未定义的行为。这是因为`vfork()`创建的子进程共享父进程的地址空间,如果直接调用`exit()`,会导致父进程和子进程共享的资源被释放两次,可能会发生访问非法内存等错误。

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#ifndef CONFIG_HAVE_COPY_THREAD_TLS /* For compatibility with architectures that call do_fork directly rather than * using the syscall entry points below. */ long do_fork(unsigned long clone_flags, unsigned long stack_start, unsigned long stack_size, int __user *parent_tidptr, int __user *child_tidptr) { struct kernel_clone_args args = { .flags = (clone_flags & ~CSIGNAL), .pidfd = parent_tidptr, .child_tid = child_tidptr, .parent_tid = parent_tidptr, .exit_signal = (clone_flags & CSIGNAL), .stack = stack_start, .stack_size = stack_size, }; if (!legacy_clone_args_valid(&args)) //1.查找 pid 位图,为子进程分配新的 pid return -EINVAL; return _do_fork(&args); } long _do_fork(struct kernel_clone_args *args) { u64 clone_flags = args->flags; struct completion vfork; struct pid *pid; struct task_struct *p; int trace = 0; long nr; //2.关于进程追踪的设置 if (!(clone_flags & CLONE_UNTRACED)) { if (clone_flags & CLONE_VFORK) trace = PTRACE_EVENT_VFORK; else if (args->exit_signal != SIGCHLD) trace = PTRACE_EVENT_CLONE; else trace = PTRACE_EVENT_FORK; if (likely(!ptrace_event_enabled(current, trace))) trace = 0; } //3.复制进程描述符 p = copy_process(NULL, trace, NUMA_NO_NODE, args); add_latent_entropy(); if (IS_ERR(p)) return PTR_ERR(p); trace_sched_process_fork(current, p); pid = get_task_pid(p, PIDTYPE_PID); nr = pid_vnr(pid); if (clone_flags & CLONE_PARENT_SETTID) put_user(nr, args->parent_tid); if (clone_flags & CLONE_VFORK) { p->vfork_done = &vfork; init_completion(&vfork); get_task_struct(p); } //4.将子进程放在运行队列中父进程的前面 wake_up_new_task(p); /* forking complete and child started to run, tell ptracer */ if (unlikely(trace)) ptrace_event_pid(trace, pid); if (clone_flags & CLONE_VFORK) { //5.如果是 vfork() 的话父进程插入等待队列,挂起父进程直到子进程释放自己的内存地址空间 //(直到子进程结束或者执行新的程序) if (!wait_for_vfork_done(p, &vfork)) ptrace_event_pid(PTRACE_EVENT_VFORK_DONE, pid); } put_pid(pid); return nr; }加上注释

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