Linux 下 fork， vfork，和clone的区别

对操作系统而言，进程是一个指令执行流及其执行环境的统称，这里的执行环境是一个系统资源的集合，所有涉及到的资源在Linux中被抽象成各种数据：进程控制块、虚存空间、文件系统，文件I/O、信号处理函数等。因此，对操作系统来说，创建一个进程的过程就是这些数据对象的创建过程。

Linux内核通常把进程也叫做任务，一般来说，进程具有以下四个特点，且缺一不可：

（1）一段代码块供其执行

（2）专用系统堆栈空间

（3）进程控制块

（4）独立的存储空间

我们通常将缺少第四条的称为线程，线程是进程基础上进一步抽象的产物。线程的创建、管理以及销毁等过程我们将在后续的文章中进行说明。
在Linux系统中，进程的创建主要有由操作系统创建，和由父进程创建两种方式。严格来说，Linux系统中的用户进程不能直接被创建出来，只能通过特定的API从某个进程中复制出来，复制进程的API包括三种：fork、vfork、clone。他们作为系统调用，分别调用了sys_fork、sys_vfork、sys_clone，最终他们都调用了do_fork函数，三者的差别在于相应的准备工作和参数的传递不同。

系统调用	描述
fork	fork创造的子进程是父进程的完整副本，复制了父亲进程的资源（父进程的进程地址空间），包括内存的task_struct内容，父子进程运行的先后顺序是随机的
vfork	vfork的特点是创建的子进程与父进程共享数据段，而且由vfork()创建的子进程将先于父进程运行
clone	一般Linux中创建线程一般使用POSIX提供的pthread库，但实际上linux也提供了创建线程的系统调用，也就是clone，此外，clone还具有其他特殊功能

fork 创建的子进程复制了父亲进程的资源（copy-on-write技术），包括内存的内容task_struct内容（即父子进程的pid不同）。当父进程使用系统调用fork()创建一个子进程时，子进程的代码段、数据段、堆栈都是指向父进程的物理空间，也就是说，两者的虚拟空间不同，但其对应的物理空间是同一个。

vfork创建的子进程共享父进程的空间（包括虚拟空间与物理空间），同时vfork返回后，直接使用父进程的内存和数据，也就是说若子进程修改或破坏了父进程的数据结构，则会造成返回失败或者引起系统崩溃等，因此在调用vfork时，若发生子进程修改了父进程数据结构的话，则不能调用exit进行返回操作。

clone()可以说是fork的升级版，它不仅可以创建进程或者线程，甚至可以有选择的继承父进程的内存、将创建出来的进程变成父进程的兄弟进程等等。clone的原型为：

int clone(int (fn)(void ), void*child_stack, int flags, void *arg)；

fn是函数指针；child_stack是子进程分配系统堆栈空间，flags为子进程将从父进程继承哪些资源，arg则是传给子进程的参数。flag标志常见的选项和含义如下表所示：

标志	含义
CLONE_PARENT	创建的子进程的父进程是调用者的父进程，新进程与创建它的进程成了“兄弟”而不是“父子”
CLONE_FS	子进程与父进程共享相同的文件系统，包括root、当前目录、umask
CLONE_FILES	子进程与父进程共享相同的文件描述符（file descriptor）表
CLONE_NEWNS	在新的namespace启动子进程，namespace描述了进程的文件hierarchy
CLONE_SIGHAND	子进程与父进程共享相同的信号处理（signal handler）表
CLONE_PTRACE	若父进程被trace，子进程也被trace
CLONE_VFORK	父进程被挂起，直至子进程释放虚拟内存资源
CLONE_VM	子进程与父进程运行于相同的内存空间
CLONE_PID	子进程在创建时PID与父进程一致
CLONE_THREAD	Linux 2.4中增加以支持POSIX线程标准，子进程与父进程共享相同的线程群

通过上面的分析，我们不难发现，在执行fork时clone_flag= SIGCHLD；在vfork时clone_flag= CLONE_VM | CLONE_VFORK | SIGCHLD；而在clone中，clone_flag一般由用户给出。

以上为学习Linux进程以及进程管理时的一点心得，其中也参考了一些大神的技术博客，在此表示感谢，文章内容若有错误或不足，还请各位大神指正，谢谢！
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