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Fork 和 exec 机制

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Fork 和 exec 机制

我正在阅读有关fork & execLinux 中的机制。以下是有关该主题的问题。

  1. 这是否意味着ls在命令提示符下输入一个简单命令会使 bash 进程fork（复制自身），然后发出exec调用以用 ls 命令代码替换克隆的 bash 代码？
  2. 关于上面的例子并根据文档： child process has the same environment as its parent 这是否意味着ls命令进程可以访问 bash 中迄今为止定义的所有环境变量？
  3. 该机制是否仅适用于内置命令之类的二进制文件或也适用于 shell 脚本？

答案1

  1. 不，它是作为子进程产生的。如果你对这些事情感兴趣，/usr/bin/ls你可以尝试一下：strace

    [foo@turtle ~]$ strace -f -eexecve -o bash.strace bash
[foo@turtle ~]$ ls
bash.strace
[foo@turtle ~]$ exit
[foo@turtle ~]$ cat bash.strace 
26213 execve("/usr/bin/bash", ["bash"], [/* 37 vars */]) = 0
26214 +++ exited with 0 +++
26213 --- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=26214, si_uid=10003, si_status=0, si_utime=0, si_stime=0} ---
26230 execve("/usr/bin/ls", ["ls", "--color=auto"], [/* 37 vars */]) = 0
26230 +++ exited with 0 +++
26213 --- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=26230, si_uid=10003, si_status=0, si_utime=0, si_stime=0} ---
26213 +++ exited with 0 +++

  2. 是的，确实有点，有点：无论是否导出，都是有区别的：

    [foo@turtle ~]$ DIR_I_WANT_TO_LS=/home/foo 
[foo@turtle ~]$ ls $DIR_I_WANT_TO_LS
bar  bash.strace  ls_from_a_script.sh
[foo@turtle ~]$ set -x
[foo@turtle ~]$ ls $DIR_I_WANT_TO_LS
bar  bash.strace  ls_from_a_script.sh
[foo@turtle ~]$ ./ls_from_a_script.sh 
$DIR_I_WANT_TO_LS=
bar  bash.strace  ls_from_a_script.sh
$DIR_I_WANT_TO_LS=/home/foo/bar
[foo@turtle ~]$ export DIR_I_WANT_TO_LS
[foo@turtle ~]$ ./ls_from_a_script.sh 
$DIR_I_WANT_TO_LS=/home/foo
bar  bash.strace  ls_from_a_script.sh
$DIR_I_WANT_TO_LS=/home/foo/bar

  3. 不，它可以完美地与任何程序（二进制、shell、ruby、python、lua、node……）配合使用。后者通常有一个经常ENV为此调用的结构。

答案2

这是否意味着在命令提示符下输入像 ls 这样的简单命令会使 bash 进程 fork（复制自身），然后发出 exec 调用以用 ls 命令代码替换克隆的 bash 代码？

基本上是的。不过技术细节可能有所不同：

  • 在现代操作系统上，fork() 速度很快，因为使用了写时复制。但在某些较旧的系统上，每次 fork 都必须完整复制进程的内存，因此 shell 改用vfork(2)它只创建了一个新进程但共享相同的内存。

  • （在 Linux 上，libc 中的 fork(3) 函数实际上使用克隆（2）系统调用。但最终结果仍然相同。）

  • libc 有各种执行…(3)函数，它们都转化为执行（2）系统调用。

关于上面的例子，根据文档：子进程具有与其父进程相同的环境，这是否意味着 ls 命令进程可以访问 bash 中迄今为止定义的所有环境变量？

它将有权访问复印件这些环境变量。（因此，如果ls发生任何变化，它们不会向上移动。）

请注意，并非所有 bash 变量都会自动环境变量 – 仅限明确“导出”到环境中的变量。（您可以使用它declare -p来查看所有变量，无论是否导出。）

该机制是否仅适用于内置命令之类的二进制文件或也适用于 shell 脚本？

它也适用于 shell 脚本——内核认为脚本#!可执行，并将它们传递给行中指定的任何“解释器” #!。

（Linux 还有“binfmt_misc”，允许定义和执行自定义格式 - 例如，可以通过 Wine 运行 .exe。）

尽管如果内核拒绝 exec 调用，一些 shell 仍然会仍然尝试通过使用该脚本执行 /bin/sh 来手动运行该脚本。（事实上，有时 libc 甚至会这样做 - glibc 的exec(3)手册页中提到了这一点。）

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