嵌入式的学习笔记——Linux中的fork函数

昨天晚上调试那个服务器日志时，突然发现进程数多到看花眼，一查才明白fork玩脱了。
比如有一次在 /tmp 下面写个小脚本，想用 fork 实现同时监控两个文件，结果写完 pid_t pid = fork(); 后忘记加 if (pid == 0)，直接 system("cat file1 .txt") 和 system("cat file2 .txt")，最后两个文件内容全是一样的，因为都在子进程里运行了。

这让我想起 Demo1 里那个 count++ 的例子。
当时看代码时还觉得挺好，子进程和父进程独立计数，结果自己手贱把 count 改成全局变量，结果父进程和子进程都疯狂打印同一个值，因为全局变量在 fork 后还是共享的啊。

不过 Demo2 里那个双层 fork 就有意思了。
我在宿舍的虚拟机里运行过，第一次 fork 后，父进程的 printf 打印了 1 parent，子进程的 printf 打印了 0child，第二次 fork 后，父进程又多打印了 2 parent，子进程又多打印了两个 1 child 和 0child。
最后总共有 5 行输出，但仔细数会发现进程 ID 是连续的（假设第一次 fork 返回 1 2 3 4 5 ，那子进程是 5 ，第二次 fork 后父进程是 6 ，子进程是 7 和 8 ）。
这就说明每次 fork 都是在上一个子进程的基础上再分叉，所以进程数是指数级增长的。

等等，还有个事。
我之前用 fork + exec 切换程序时，忘了在子进程中 waitpid() 等待子进程退出，结果父进程直接跑飞了，终端里全是 Z+ 进程。
系统提示 kill -9 才搞定的，当时屏幕都快黑了。

突然想到，如果 fork 后父进程和子进程都去改同一个共享文件，会出现什么情况？比如 fork() 后，父进程写 echo "p" >> /tmp/log.txt，子进程写 echo "c" >> /tmp/log.txt，那 /tmp/log.txt 里会不会是 pc 还是 ccp？这得实验一下。

现在 man 2 fork 看着挺明白，但真用起来总出错。
比如有一次忘了加 if (pid > 0)，结果父进程也跑进了子进程的代码块，最后系统里多出了几个一模一样的子进程，CPU 占用率直接飙升到 1 00%。

不过 fork 真挺有意思的。
比如用 ps aux | grep child 可以看到所有子进程，但 kill 时得知道具体 PID，不然 kill -9 $(pgrep child) 这种写法很容易误杀父进程。

有时候觉得 Linux 进程管理像搭积木，fork 是块基础砖，exec 是换面儿的纸，wait 是清理废料的扫帚。
但光有这些还不够，还得会 nice、renice、nice2 这些小技巧，不然进程跑太快把系统别卡了就麻烦了。

话说回来，如果子进程又 fork 子进程，那 getppid() 会变成什么？父进程的 getppid() 又会指向谁？这得找个时间再试试。

Linux进程通信实验报告

说实话，做这实验的时候我挺有意思的。
你想想，一台2 5 6 MB内存的破机器，装着RedHatLinux9 ，跑起三个进程——父进程一个，两个子进程各一个——当时我就在想，这系统得吃多少资源啊。
不过话说回来，Linux在资源紧张的时候还挺有韧劲的。

当时我手把手带实习生做这个，先搞fork函数。
说实话，我当年学Linux的时候，fork函数把我绕得够呛。
你想想，一个进程分身乏术，突然冒出两个新进程，这中间的各种内存拷贝、上下文切换，光想就头大。
但实验里你得这么干：父进程用fork()，然后两个子进程各自判断一下自己是不是fork的产物。
代码写完，用getpid()看PID，父进程和子进程的PID肯定不一样，这就是最直观的证明。

重点在lockf调用上。
我当时在机房调试，写完代码编译运行，结果屏幕上字符乱成一锅粥。
父进程的"a"和两个子进程的"b"、"c"混在一起，根本分不清谁是谁。
我赶紧在代码里加锁，用lockf系统调用，把共享资源（就一个屏幕输出）锁住。
加了锁之后，运行程序，屏幕上先出"a"，然后停顿一下，再出"b"，最后出"c"。
这时候观察就清晰多了——顺序执行，但本质上是并发。

有意思的是，内存只有2 5 6 MB，三个进程同时跑，系统调度得超有意思。
有时候"a"刚出，"b"马上跟着，有时候又隔了挺久。
我当时也没想明白这是啥原因，后来才知道是Linux的调度算法在搞鬼。
反正这实验挺直观的，虽然简单，但把并发和顺序执行的区别、临界资源争用这些抽象概念，一下子具象化了。
你想想，要是用伪代码讲，学生可能根本没概念；但让他们自己写代码，看进程跑出乱码，再想办法用锁解决，这种体验就完全不一样了。

数据我记得是RedHat9 那时候，系统负载跑满1 00%时，三个进程还能勉强运行，但响应肯定慢。
这块我没亲自跑过6 4 位的，但建议你核实下现在的系统表现。
反正做这实验，关键不是看内存够不够，是看能不能把并发、进程、锁这些概念串起来。

【LINUX】主进程、父进程、子进程、守护进程的概念

结论：
主进程：程序启动的起点，负责启动和协调其他进程。

父进程：主进程创建的进程，管理子进程。

子进程：由主进程或父进程创建，执行特定任务。

守护进程：后台运行，独立于用户会话，提供持续服务。

理解进程类型对Linux环境至关重要，维护系统稳定和功能。