unix fork exec序列真的和听起来一样昂贵吗？

Question

我正在阅读fork和exec考试,我的书说,无论何时需要在unix系统中运行一个新的(不同的)进程,你都会分叉当前进程,然后是execve.

但是,它还表示无论何时fork调用,父级的整个内存映像都将复制到新进程.

然后我的问题是:如果你的进程有一个非常大的内存映像,你只想运行一个新进程怎么办？如果您要立即替换它,从父进程复制所有数据不是浪费资源吗？

Answer 1

通常fork实际上并不复制所有内存,而是使用"写入时复制",这意味着只要不修改内存,就会使用相同的页面.但是,为了避免以后没有足够的内存(如果进程写入内存)必须分配足够的内存.

这意味着在不允许过度使用内存的系统上从大型进程分叉,内存必须可用.因此,如果您有8 GB的进程分叉,那么至少在短时间内必须有16 GB.

有关其他解决方案,另请参见vfork和posix_spawn.

Answer 2

一些非常古老的系统（早期的unix），或者非常特殊的系统（无mmu的linux）或者非常蹩脚的系统（通过cygwin的windows）确实需要在fork上制作所有页面（“每个字节”）的完整副本，因此潜力就在那里。

现代 UNIX 内核不会复制所有进程内存，而是选择创建虚拟副本。虽然这仅涉及复制的一小部分（需要复制页表），但这仍然可能是许多兆字节并且需要大量时间。

所以答案是，一般来说是的，但大多数现代实现都使用硬件来制作快速虚拟副本，但即使该虚拟副本也不是免费的。

旧系统和一些现代系统都实现了特殊的 vfork() 调用，该调用具有一定的严格限制（尽管不如 vfork 的 POSIX 要求严格），但出于性能原因，请避免此复制。

给出一些实际数字，在我的 GNU/Linux 系统上，我可以每秒从 20MB 进程 fork+exit 1340 次，但在 2000MB 进程上每秒只能 fork+exit 235 次。这两种情况都是vfork+execve更快，这有点不直观，因为很多人认为“fork快”而“execve一定慢”。