1. 文件描述符

int open(const char *pathname, int flags);

RTFM: O_CLOEXEC, O_APPEND

<aside> 📖 文件描述符

一个指向操作系统内对象的 “指针”

• 对象只能通过操作系统允许的方式访问

• 从 0 开始编号 (0, 1, 2 分别是 stdin, stdout, stderr)

• 可以通过 open 取得；close 释放；dup “复制”

• 对于数据文件，文件描述符会 “记住” 上次访问文件的位置

  write(3, "a", 1); write(3, "b", 1);

</aside>

文件描述符的 “复制”

fd = open("a.txt", O_WRONLY | O_CREAT); assert(fd > 0);
pid_t pid = fork(); assert(pid >= 0);
if (pid == 0) {
  write(fd, "Hello");
} else {
  write(fd, "World");
}

<aside> 📖 文件抽象的代价

• 操作系统必须正确管理好偏移量 (如果是日志文件)
  • 原子性 (RTFM: write(2), BUGS section)
• dup() 的两个文件描述符是共享 offset，还是独立 offset？
  • RTFM again! </aside>

<aside> 📖 复制，但又没有完全复制

概念上状态机被复制，但实际上复制后内存都被共享

• “Copy-on-write” 只有被写入的页面才会复制一份
  • 被复制后，整个地址空间都被标记为 “只读”
  • 操作系统捕获 Page Fault 后酌情复制页面
  • fork-execve 效率得到提升
• 操作系统会维护每个页面的引用计数

所以，整个操作系统里 libc 代码和只读数据只有一个副本！

推论：统计进程占用的内存是个伪命题

</aside>

2. 状态机、fork() 和魔法

<aside> 📖 创建平行宇宙

• 搜索的加速：搜索并行化
  • 无回溯的DFS
• 状态的复用：跳过初始化
  • Zygote Process (Android) - 跳过JVM初始化
• “时间旅行”——穿越到过去，让自己变得更强：备份和容错 </aside>

3. 状态机复制：我们做对了吗？

<aside> 📖 fork(): UNIX 时代的遗产

fork + execve

• 如果只有内存和文件描述符，这是十分优雅的方案
• 但贪婪的人类怎么可能满足？

在操作系统的演化过程中，为进程增加了更多的东西

• 信号 (信号处理程序，操作系统负责维护)
• 线程 (Linux 为线程提供了 clone 系统调用)
  • Linux没办法复制每一个线程，只有执行fork的线程会被拷贝
• 进程间通信对象
• ptrace (追踪/调试)
• …… </aside>