FORK(2)

ИМЯ
fork - создаёт дочерний процесс

ОБЗОР
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

ОПИСАНИЕ
Вызов fork() создаёт новый процесс посредством копирования вызывающего процесса. Новый процесс считается дочерним процессом. Вызывающий процесс считается родительским процессом.

Дочерний и родительский процессы находятся в отдельных пространствах памяти. Сразу после fork() эти пространства имеют одинаковое содержимое. Запись в память, отображение файлов (mmap(2)) и снятие отображения (munmap(2)), выполненных в одном процессе, ничего не изменяет в другом.

Дочерний процесс является точной копией родительского процесса за исключением следующих моментов:

*   Потомок имеет свой уникальный идентификатор процесса, и этот PID (идентификатор процесса) не совпадает ни с одним существующим идентификатором группы процессов (setpgid(2)) или сеансов.

*   Идентификатор родительского процесса у потомка равен идентификатору родительского процесса.

*   Потомок не наследует блокировки памяти родителя (mlock(2), mlockall(2)).

*   Счётчики использования ресурсов (getrusage(2)) и времени ЦП у потомка сброшены в 0.

*   Набор ожидающих сигналов потомка изначально пуст (sigpending(2)).

*   Потомок не наследует значения семафоров родителя (semop(2)).

*   Потомок не наследует связанные с процессом блокировки родителя (fcntl(2)) (с другой стороны, он наследует блокировки файловых описаний fcntl(2) и блокировки flock(2)).

*   Потомок не наследует таймеры родителя (setitimer(2), alarm(2), timer_create(2)).

*   Потомок не наследует ожидающие выполнения операции асинхронного ввода-вывода (aio_read(3), aio_write(3)) и контексты асинхронного ввода-вывода родителя (см. io_setup(2)).

Все перечисленные атрибуты указаны в POSIX.1. Родитель и потомок также отличаются по следующим атрибутам процесса, которые есть только в Linux:

*   Потомок не наследует уведомления об изменении каталога (dnotify) родителя (смотрите описание F_NOTIFY в fcntl(2)).

*   Настройка PR_SET_PDEATHSIG у prctl(2) сбрасывается, и поэтому потомок не принимает сигнал о завершении работы родителя.

*   Резервное значение по умолчанию устанавливается равным родительскому текущему резервному значению таймера. Смотрите описание PR_SET_TIMERSLACK в prctl(2).

*   Отображение памяти, помеченное с помощью флага MADV_DONTFORK через madvise(2), при fork() не наследуется.

*   Память в диапазонах адресов, которые были помечены с помощью madvise(2) флагом MADV_WIPEONFORK, обнуляются в потомке после fork() (флаг MADV_WIPEONFORK остаётся в потомке у этих диапазонов адресов).

*   Сигнал завершения работы потомка всегда SIGCHLD (см. clone(2)).

*   Биты прав доступа к порту, установленные с помощью ioperm(2), не наследуются потомком; потомок должен установить все нужные ему биты с помощью ioperm(2).

Также стоит учитывать следующее:

*   Процесс потомка создаётся с одиночной нитью — той, которая вызвала fork(). Всё виртуальное адресное пространство родителя копируется в потомок, включая состояние мьютексов, условных переменных и других объектов pthreads; в случае проблем с этим может помочь pthread_atfork(3).

*   В многонитевой программе после fork() потомок может безопасно вызывать только безопасные-асинхронные-сигнальные функции (смотрите signal-safety(7)) до тех пор, пока не вызовет execve(2).

*   Потомок наследует копии набора открытых файловых дескрипторов родителя. Каждый файловый дескриптор в потомке ссылается на то же описание файла что и родитель (смотрите open(2)). Это означает, что два файловых дескриптора совместно используют флаги состояния открытого файла, смещение файла и атрибуты ввода-вывода, управляемые сигналами (смотрите описание F_SETOWN и F_SETSIG в fcntl(2)).

*   Потомок наследует копии набора файловых дескрипторов открытых очередей сообщений родителя (смотрите mq_overview(7)). Каждый файловый дескриптор в потомке ссылается на то же описание открытой очереди сообщений что и родитель. Это означает, что два файловых дескриптора совместно используют флаги (mq_flags).

*   Потомок наследует копии набора потоков открытых каталогов родителя (смотрите opendir(3)). В POSIX.1 сказано, что соответствующие потоки каталогов в родителе и потомке могут совместно использовать позицию в потоке каталога; в Linux/glibc они не могут этого делать.

ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ
При успешном завершении родителю возвращается PID процесса-потомка, а процессу-потомку возвращается 0. При ошибке родительскому процессу возвращается -1, процесс-потомок не создаётся, а значение errno устанавливается в соответствующее значение.

ОШИБКИ

EAGAIN
    Возникло системного ограничение на количество нитей. Есть несколько ограничений, которые могут вызвать эту ошибку:

    *   RLIMIT_NPROC (задаётся с помощью setrlimit(2)), который ограничивает количество процессов и ните для реального ID пользователя;

    *   было достигнуто системное ограничение ядра на количество процессов и нитей, /proc/sys/kernel/threads-max (смотрите proc(5));

    *   достигнуто максимальное количество PID, /proc/sys/kernel/pid_max (смотрите proc(5)); или

    *   достигнуто ограничение на PID (pids.max), наложенное контроллером cgroup на «номер процесса» (PID).

EAGAIN
    Вызывающий работает по алгоритму планирования SCHED_DEADLINE и у него не установлен флаг сброса-при-fork (reset-on-fork). Смотрите sched(7).

ENOMEM
    Вызов fork() завершился с ошибкой из-за невозможности разместить необходимые структуры ядра, потому что слишком мало памяти.

ENOMEM
    Была попытка создания дочерний процесс в пространстве имён PID, чей процесс «init» завершил работу. Смотрите pid_namespaces(7).

ENOSYS
    Вызов fork() не поддерживается на этой платформе (например, из-за того, что аппаратное обеспечение не содержит блока управления памятью (MMU)).

ERESTARTNOINTR (начиная с Linux 2.6.17)
    Системный вызов был прерван сигналом и перезапущен (может быть замечено только при трассировке).

СООТВЕТСТВИЕ СТАНДАРТАМ
POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, SVr4, 4.3BSD.

ЗАМЕЧАНИЯ

В Linux, fork() реализован с помощью «копирования страниц при записи» (copy-on-write, COW), поэтому расходы на вызов состоят из времени и памяти, требуемой на копирование страничных таблиц родителя и создания уникальной структуры, описывающей задачу.

  Отличия между библиотекой C и ядром
Начиная с версии 2.3.3, вместо того, чтобы вызывать системный вызов fork(), обёрточная функция fork() в glibc, как часть реализации нитей NPTL, вызывает clone(2) с флагами, которые обеспечивают поведение традиционного системного вызова (вызов fork() эквивалентен вызову clone(2), если значение равно flags SIGCHLD). Обёртка в glibc вызывает все обработчики при ветвлении (fork), которые были зарегистрированы с помощью pthread_atfork(3).

ПРИМЕР
Смотрите pipe(2) и wait(2).

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ
clone(2), execve(2), exit(2), setrlimit(2), unshare(2), vfork(2), wait(2), daemon(3), pthread_atfork(3), capabilities(7), credentials(7)