리눅스 fork

유닉스·리눅스에서 새 프로세스는 오직 기존 프로세스를 복제해서만 만들어진다. 부팅 직후의 init(또는 systemd) 하나에서 시작해 fork 를 거듭한 결과가 지금의 프로세스 트리다.

동작

호출한 프로세스(부모)의 메모리 이미지, 열린 파일 디스크립터, 환경 변수를 그대로 복사해 자식 프로세스를 만든다.
자식은 새로운 PID 를 받고, 자식의 PPID 는 부모의 PID 가 된다.
반환값이 둘이다. 이것이 fork 의 특징이다.
- 부모에게는 자식의 PID 를 돌려준다.
- 자식에게는 0 을 돌려준다.
- 실패하면 −1 을 돌려준다.
실제 구현은 메모리를 통째로 복사하지 않고 쓰기 시 복사(Copy-on-Write)를 써서, 어느 쪽이든 메모리를 고칠 때 비로소 복사한다.

pid_t pid = fork();

if (pid < 0)        { /* 실패 */ }
else if (pid == 0)  { /* 자식 프로세스 */ }
else                { /* 부모 프로세스, pid 는 자식의 PID */ }

fork 는 프로세스를 복제만 한다. 자식은 여전히 부모와 같은 프로그램을 실행한다.
exec(execve, execl, execvp …) 는 새 프로세스를 만들지 않고 현재 프로세스의 메모리 이미지를 다른 프로그램으로 덮어쓴다. PID 는 그대로다.
그래서 셸이 명령을 실행하는 과정은 fork 로 자신을 복제한 뒤 자식에서 exec 로 대상 프로그램을 덮어쓰는 형태다.

셸(bash, PID 1000)
   └ fork() → 자식(PID 1001, 여전히 bash)
                └ exec("/bin/ls") → 같은 PID 1001 이 ls 가 된다