Bref – fork()

L'appel système fork() du monde POSIX permet un parallélisme par multiples processus. Lorsque le processus $P$ appelle fork() :

• Le processus $P$ appelant se duplique
• Son état au moment de l'appel est copié
• Les deux processus (avant et après) sont identiques au point d'appel, à ceci près qu'un des deux sait (quand la valeur retournée par fork() est non-nulle) qu'il est le « parent » et l'autre sait (par le même mécanisme, si 0 est retourné) qu'il est l'enfant

Par exemple :

#include <iostream>
#include <unistd.h>
int main()
{
   using namespace std;
   if (fork())
      cout << "Je suis le parent" << endl;
   else
      cout << "Je suis l'enfant" << endl;
}

Il est possible pour le processus parent de passer des informations au processus enfant lors de sa création, du fait que les états globaux (mémoire statique) du processus parents sont copiés dans le processus enfant. Cependant, une fois le fork() réalisé, le parent et l'enfant mènent tous deux des existences indépendantes l'une de l'autre, et communiquent à travers les mécanismes de communication que met à leur disposition le système d'exploitation sous-jacent.

Le terme fork apparaît aussi dans le schéma de conception parallèle bien connu qu'est le modèle fork/join.

#include <unistd.h>
int main()
{
   for (;;)
      fork();
} // bye bye système

Il existe des variantes :

• Démarrer un processus arbitraire requiert plutôt un appel à exec() ou à une de ses variantes. Sous Microsoft Windows, portez attention à CreateProcess().
• La fonction execv() et ses variantes, elles, remplacent le processus appelant par le processus nouvellement lancé.

Lectures complémentaires

Quelques liens pour enrichir le propos.

• Un Wiki : http://en.wikipedia.org/wiki/Fork_%28computing%29
• Implémenter des continuations avec fork(), un texte de 2012 par Keegan McAllister : http://mainisusuallyafunction.blogspot.ca/2012/02/continuations-in-c-with-fork.html
• Vous trouverez une réflexion sur ce modèle et les manières de l'implémenter dans ce texte d'Arch Robinson en 2014 : http://open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2014/n3872.pdf
• Un de mes anciens étudiants, le brillant et sympathique Jasmin Auger, m'a pointé vers ces deux textes de 2014 sur les risques inhérents à fork() :
  • https://rachelbythebay.com/w/2014/08/16/forkenv/
  • https://rachelbythebay.com/w/2014/08/19/fork/
• Texte de 2009 de Damian Pietras, qui invite à la prudence lorsque l'on sent l'envie de mêler fork() et des threads sous Linux : http://www.linuxprogrammingblog.com/threads-and-fork-think-twice-before-using-them
• Le langage Go ne supporte pas fork(), et Thorsten Ball explique pourquoi dans ce texte de 2014 : http://thorstenball.com/blog/2014/10/13/why-threads-cant-fork/