GNU/Linux上pthread和fork的区别

Question

在Linux中，pthread和fork的基本区别是实现方式和调度方式不同（如果有变化的话）。

我对两个类似的程序运行了strace，一个使用pthread，另一个使用fork，最后都使用了不同的参数进行了clone()系统调用。因此，我猜想在Linux系统上，这两者本质上是相同的，但是pthread在代码中更容易处理。

有人能给出详细解释吗？

编辑：也可以参考相关问题（链接）

- srinathhs

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我在这里列出了一些有用的区别：https://dev59.com/6XA65IYBdhLWcg3w1SRC#3705919 - Matt Joiner

Answer 1

在C语言中，有一些不同之处：

fork()

- 目的是创建一个新的进程，该进程成为调用者的子进程 - 两个进程都将执行fork()系统调用后的下一条指令 - 为父进程和子进程分别创建了计算机的地址空间、代码和堆栈的两个相同副本。

把fork想象成一个人；分叉会导致你的程序（进程）的克隆，它正在运行复制的代码。

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pthread_create()

• 目的是在程序中创建一个新的线程，该线程具有与调用者相同的进程

• 同一进程内的线程可以使用共享内存进行通信。（小心！）

• 第二个线程将共享数据、打开文件、信号处理程序和信号处理方式、当前工作目录、用户和组ID。但新线程将拥有自己的堆栈、线程ID和寄存器。

继续类比；当创建一个新线程时，您的程序（进程）就像长出了第二只手臂，连接到同一个大脑。

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性能差异

默认情况下，分叉进程不与父进程共享内存空间和其他资源（例如文件句柄），而在同一进程中的线程共享这些资源。在线程间通信方面，共享内存可以更高效快速，但需要进行仔细同步以防止竞态条件。

由于同一进程中的线程共享内存空间，它们比每个拥有自己内存空间的分叉进程更节省内存。

- Gabriel Fair

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我认为您指出了最重要的区别，即共享内存，而 fork 将有自己的生命。 (+1 for pointing at the most important difference in my opinion: memory is shared with the process, whereas fork will live its own life.) - Matthieu

生长第二只手臂是一个很好的比喻！ - Sid Sahay

很棒的帖子！你介意加一句关于调用fork和pthread_create时性能差异的句子吗？ - Felix Quehl

@FelixQuehl，我试过了。你觉得怎么样？也许其他人可能有更多的低层次知识。 - Gabriel Fair

Answer 2

在Linux中，系统调用clone可以克隆一个任务，并且可以配置共享级别。 fork()调用clone(最小共享)，而pthread_create()调用clone(最大共享)。 由于需要复制表和为内存创建COW映射，因此fork的成本略高于pthread_create。

- Davood Hanifi

Answer 3

您应该查看clone手册。

特别是，它列出了所有可能的克隆模式以及它们如何影响进程/线程、虚拟内存空间等等...

您说“在代码中处理线程更容易”：这是非常有争议的。编写无错误、无死锁的多线程代码可能是一项相当大的挑战。有时候，使用两个独立的进程可以使事情变得更简单。

- Mat

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那么，最终Linux会以相同的方式处理pthread和fork，并以相同的方式进行调度吗？ - srinathhs

一般而言，是的。这并不意味着您不能拥有不同的调度策略，或者特定的调度程序不能将不同的设置应用于线程组与普通进程。 （顺便说一句，“fork”是通过“clone”系统调用实现的。） - Mat

这就是上帝创造 Erlang 的原因。 - Farshid Ashouri