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c - 为什么 fork() 的输出按特定顺序排列？

问题描述

我正在做一些操作系统 101 作业并挖掘一些 C 代码。

我是 C 和 Linux 的新手，所以我有这个可能不寻常的问题。我不得不检查一个 C 程序来弄清楚它启动了多少个进程。所以我阅读了很多并修改了原始代码来回答所有问题。

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main (void)
{
   printf("Start ID %d\n\n", getpid());

   printf("1.fork() from ");   
   printf("ID: %d\n", getpid());
   fflush(stdout);
   fork();

   printf("2.fork() from ");
   printf("ID: %d my parent is ID %d\n", getpid(), getppid());   
   fflush(stdout);
   fork();

   printf("3.fork() from ");
   printf("ID: %d my parent is ID %d\n", getpid(), getppid());  
   fflush(stdout);
   fork();

   sleep(2);   
   printf("%d finished. Good Night!\n", getpid());
   return EXIT_SUCCESS;
}

有一件事我不明白。为什么printf()分叉前的输出是这样的：

1.fork() from ID: 3124
2.fork() from ID: 3124 my parent is ID 2215
3.fork() from ID: 3124 my parent is ID 2215
3.fork() from ID: 3126 my parent is ID 3124
2.fork() from ID: 3125 my parent is ID 3124
3.fork() from ID: 3125 my parent is ID 3124
3.fork() from ID: 3129 my parent is ID 3125

我希望

1.fork() from ID: 3124
2.fork() from ID: 3124 my parent is ID 2215
3.fork() from ID: 3124 my parent is ID 2215
2.fork() from ID: 3125 my parent is ID 3124
3.fork() from ID: 3125 my parent is ID 3124
3.fork() from ID: 3126 my parent is ID 3124 
3.fork() from ID: 3125 my parent is ID 3124
3.fork() from ID: 3129 my parent is ID 3125

因为 PID 3124 以第一个 PID 3125 开头fork()，另外两个子进程都以第二个开头，依此类推。CPU 不按照创建的顺序执行进程吗？这不是我作业的一部分，但我仍然对此感到好奇。

标签： clinuxoperating-systemprintffork

解决方案

您无法真正确定首先执行哪个进程。就像HackerBoss所说的，printf也可以影响这个命令。

想象一下您的主程序 pid( 3124) 生成 child 3125。生成孩子后，父亲和孩子都需要调用以下指令：

printf("2.fork() from ");

此时有两个方向：

  1. Fater3124调用printf
  2. 孩子3125调用printf

由于printf需要I/O scheduling它取决于process priorityand resource state（可能有另一个进程已经在使用该资源，使其成为 a busy resource）。

所以看起来在你的程序中，父亲3124首先获得了资源的访问权，然后继续执行到下一个分叉，在那里3126生成孩子。

此时有同样的问题：我该往哪个方向走？下一条指令是：

printf("3.fork() from ");

方向是：

  1. Fater3124调用printf
  2. 孩子3126调用printf

从您的程序看来，调用它的第一个进程是 child 3126。

所以实际上printf并不能保证你的进程生成顺序。由于其I/O scheduling工作方式是透明的，更好的方法是将值存储在每个进程不同的特定地址中，方法是将 包装fork在if语句中：

pid=fork();
if (pid == 0) {
    //child process
} else {
    //father process
}

通过这种方式，您可以更好地了解process scheduler正在做什么，因为它实际上可能是process scheduler在另一个孩子之前启动一个孩子，所以有很多调度算法。此时，OS您正在运行的程序也会影响流程执行顺序，具体取决于所使用的算法。

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