フォーク-実行

Fork-exec は、実行中のプロセスが新しいプログラムを生成する というUnixでよく使用される手法です。

fork()は、親プロセスが自分自身を 2 つの同一プロセスに「分割」 (「フォーク」) するために使用するシステム コールの名前です。 を呼び出した後、作成された子プロセスは、fork() 呼び出しの戻り値を除いて、親の正確なコピーです。これには、開いているファイル、レジスタの状態、およびプログラムの実行可能コードを含むすべてのメモリ割り当てが含まれます。場合によっては、2 つのプロセスが同じバイナリを実行し続けますが、多くの場合、一方 (通常は子) がシステム コールを使用して別のバイナリ実行可能ファイルの実行に切り替わります。 fork()exec()

プロセスがフォークすると、実行中のプログラムの完全なコピーが新しいプロセスに作成されます。この新しいプロセスは親プロセスの子であり、新しいプロセス識別子(PID) を持ちます。fork()関数は子の PID を親プロセスに返します。fork()関数は子プロセスに 0 を返します。これにより、それ以外は同一である 2 つのプロセスが互いに区別できるようになります。

親プロセスは、実行を継続するか、子プロセスが完了するまで待つことができます。子プロセスは、自分が子プロセスであることに気付いた後、ほとんどの場合、自分自身を別のプログラムに完全に置き換えます。そのため、元のプログラムのコードとアドレス空間は失われます。ただし、この置き換えは、特定のプログラムを構築するアーキテクチャの選択であり、子プロセスの存続期間における必須のステップではありません。

親が子が終了するまで待つことを選択した場合、親は子が実行したプログラムの終了コードを受け取ります。子がゾンビになるのを防ぐには、親は定期的に、または子プロセスが終了したことを示す SIGCHLDシグナルを受け取ったときに、子に対してwaitを呼び出す必要があります。

すべてがクリーンアップされたことを保証する必要がある場合は、 SIGCHLDのシグナル ハンドラーを使用して、子プロセスが終了するまで非同期に待機することもできます。以下は、着信するSIGCHLDシグナルをキャッチし、受信した複数の同時シグナルを処理する シグナル ハンドラーの例です。

  void cleanup ( int signal ) { while ( waitpid (( pid_t ) ( -1 ), 0 , WNOHANG ) > 0 ) {} }   
           
  

子プロセスが を呼び出すとexec()、元のプログラムのすべてのデータが失われ、新しいプログラムの実行中のコピーに置き換えられます。これはオーバーレイと呼ばれます。すべてのデータが置き換えられますが、親で開かれていたファイル記述子は、プログラムが明示的にclose-on-execとしてマークした場合にのみ閉じられます。これにより、親がを呼び出す前にパイプをfork()作成し、それを使用して実行されたプログラムと通信する という一般的な方法が可能になります。

Microsoft Windows は、に類似したシステム コールを持たないため、fork-exec モデルをサポートしていませんfork()。の呼び出しの直後に が続く場合は、 process.hspawn()で宣言された関数ファミリでこれを置き換えることができます。 fork()exec()

WSLで fork システムコールが実行されると、lxss.sys はプロセスのコピーを準備するための初期作業の一部を実行します。次に、内部 NT API を呼び出して、正しいセマンティクスでプロセスを作成し、同一のレジスタ コンテキストを持つプロセス内にスレッドを作成します。最後に、プロセスのコピーを完了するための追加作業を実行し、新しいプロセスを再開して実行を開始できるようにします。

— マイクロソフトのジャック・ハモンズ^[1]