PHP - pcntl_fork() 执行过程详解

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<?php   
$pid = pcntl_fork();
if ($pid == -1)
{
    die("could not fork");
}
elseif($pid == 0)
{
    echo "I'm the child  process \n";
}
else
{
    echo "I'm the parent process \n";
    exit;
}

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要搞清楚fork的执行过程，就必须先弄清楚操做系统中”进程(process)”的概念。

一个进程，主要包含三个元素：

1. 一个能够执行的程序；
2. 和该进程相关联的所有数据（包括变量，内存空间，缓冲区等等）；
3. 程序的执行上下文（execution context）；

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不妨简单理解为，一个进程表示的就是一个可执行程序的一次执行过程当中的一个状态。操做系统对进程的管理，典型的状况，是经过进程表完成的。进程表中的每个表项，记录的是当前操做系统中一个进程的状况。对于单 CPU的状况而言，每一特定时刻只有一个进程占用 CPU，可是系统中可能同时存在多个活动的（等待执行或继续执行的）进程。

一个称为”程序计数器（program counter, pc）”的寄存器，指出当前占用 CPU的进程要执行的下一条指令的位置。

当分给某个进程的 CPU时间已经用完，操做系统将该进程相关的寄存器的值，保存到该进程在进程表中对应的表项里面；把将要接替这个进程占用 CPU的那个进程的上下文，从进程表中读出，并更新相应的寄存器（这个过程称为”上下文交换(process context switch)”，实际的上下文交换须要涉及到更多的数据，那和fork无关，再也不多说，主要要记住程序寄存器pc指出程序当前已经执行到哪里，是进程上 下文的重要内容，换出 CPU的进程要保存这个寄存器的值，换入CPU的进程，也要根据进程表中保存的本进程执行上下文信息，更新这个寄存器）。

好了，有这些概念打底，能够说fork了，当你的程序执行到下面的语句：
pid = pcntl_fork();
操做系统建立一个新的进程（子进程），而且在进程表中相应为它创建一个新的表项。新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序；上下文和数据，绝大部分就是原进程（父进程）的拷贝，但它们是两个相互独立的进程！此时程序寄存器pc在父、子进程的上下文中都声称，这个进程目前执行到fork调用即将返回（此时子进程不占有CPU，子进程的pc不是真正保存在寄存器中，而是做为进程上下文保存在进程表中的对应表项内）。问题是怎么返回，在父子进程中就分道扬镳。

父进程继续执行操做系统对fork的实现，使这个调用在父进程中返回刚刚建立的子进程的pid（一个正整数），因此后面的if语句中pid<0, pid==0的两个分支都不会执行。因此输出：i am the parent process…

接着子进程在以后的某个时候获得调度，它的上下文被换入，占据 CPU，操做系统对fork的实现使得子进程中fork调用返回0，因此在这个进程中pid=0（注意这不是父进程了哦，虽然是同一个程序，可是这是同一个程序的另一次执行，在操做系统中此次执行是由另一个进程表示的，从执行的角度说和父进程相互独立）。这个进程在继续执行的过程当中，if语句中 pid<0不知足，可是pid==0是true，因此输出：i am the child process…

我想你比较困惑的就是：

为何看上去程序中互斥的两个分支都被执行了，在一个程序的一次执行中，这固然是不可能的，事实上你看到的两行输出是来自两个独立的进程，而这两个进程来自同一个程序的两次执行。

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fork以后，操做系统会复制一个与父进程彻底相同的子进程，虽然说是父子关系，可是在操做系统看来，他们更像兄弟关系，这2个进程共享代码空间，可是数据空间是互相独立的，子进程数据空间中的内容是父进程的完整拷贝，指令指针也彻底相同，但只有一点不一样，若是fork成功，子进程中fork的返回值是0，父进程中fork的返回值是子进程的进程号，若是fork失败，父进程会返回错误。
能够这样想象，2个进程一直同时运行，并且步调一致，在fork以后，他们分别做不一样的工做，也就是分岔了，这也是fork为何叫fork的缘由。
至于哪个进程最早运行，这与操做系统平台的调度算法有关，并且这个问题在实际应用中并不重要，若是须要父子进程协同运做，能够经过控制语法结构的办法解决。

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fork前子进程能够继承父进程的东西，可是在pcntl_fork()后子进程和父进程就没有任何继承关系了。在子进程里建立的东西是子进程的，在父进程建立的东西是父进程的，能够彻底当作是两个独立的进程。

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在程序段里用了pcntl_fork()以后程序出了分岔，派生出了两个进程，具体哪一个先运行就看该系统的调度算法了。
在这里，咱们能够这么认为，在运行到”pid=pcntl_fork();”时系统派生出一个跟主程序如出一辙的子进程。该进程的”pid=pcntl_fork();”一句中 pid获得的就是子进程自己的pid；子进程结束后，父进程的”pid=pcntl_fork();”中pid获得的就是父进程自己的pid，所以该程序有两行输出。

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pcntl_fork()函数复制了当前进程的PCB，并向父进程返回了派生子进程的pid，父子进程并行，打印语句的前后彻底看系统的调度算法，打印的内容控制则靠pid变量来控制。由于咱们知道pcntl_fork()向父进程返回了派生子进程的pid，是个正整数；而派生子进程的pid变量并无被改变，这一区别使得咱们看到了他们的不一样输出。

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1. 派生子进程的进程，即父进程，其pid不变；
2. 对子进程来讲，fork()函数返回给它0, 但它自身的pid绝对不会是0；之因此fork()函数返回0给它，是由于它随时能够调用getpid()来获取本身的pid；
3. fork以后父、子进程除非采用了同步手段，不然不能肯定谁先运行，也不能肯定谁先结束。认为子进程结束后父进程才从fork返回的，这是不对的，fork不是这样的，vfork才这样。

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