Quá trình có thể tạo nhiều quá trình mới, bằng một lời gọi hệ thống create-process, trong khi thực thi. Quá trình tạo gọi là quá trình cha, ngược lại các quá trình mới được gọi là quá trình con của quá trình đó. Mỗi quá trình mới này sau đó có thể tạo các quá trình khác, hình thành một cây quá trình (hình III-7).
Hình III‑7-Cây quá trình trên một hệ thống UNIX điển hình
Thông thường, một quá trình sẽ cần các tài nguyên xác định (như thời gian CPU, bộ nhớ, tập tin, thiết bị nhập/xuất ) để hoàn thành tác vụ của nó. Khi một quá trình tạo một quá trình con, quá trình con có thể nhận tài nguyên của nó trực tiếp từ hệ điều hành hay nó có thể bị ràng buộc tới một tập con các tài nguyên của quá trình cha. Quá trình cha có thể phải phân chia các tài nguyên giữa các quá trình con hay có thể chia sẻ một số tài nguyên (như bộ nhớ và tập tin) giữa nhiều quá trình con. Giới hạn một quá trình con tới một tập con tài nguyên của quá trình cha ngăn chặn bất cứ quá trình từ nạp chồng hệ thống bằng cách tạo quá nhiều quá trình con.
Ngoài ra, khi một quá trình được tạo nó lấy tài nguyên vật lý và luận lý khác nhau, dữ liệu khởi tạo (hay nhập) có thể được truyền từ quá trình cha tới quá trình con. Thí dụ, xét một quá trình với toàn bộ chức năng là hiển thị trạng thái của một tập tin F1 trên màn hình. Khi nó được tạo, nó sẽ lấy dữ liệu vào từ quá trình cha, tên của tập tin F1 và nó sẽ thực thi dùng dữ liệu đó để lấy thông tin mong muốn.
Nó có thể cũng lấy tên của thiết bị xuất. Một số hệ điều hành chuyển tài nguyên tới quá trình con. Trên hệ thống như thế, quá trình mới có thể lấy hai tập tin đang mở, F1 và thiết bị cuối, và có thể chỉ cần chuyển dữ liệu giữa hai tập tin.
Khi một quá trình tạo một quá trình mới, hai khả năng có thể tồn tại trong thuật ngữ của việc thực thi:
- Quá trình cha tiếp tục thực thi đồng hành với quá trình con của nó.
- Quá trình cha chờ cho tới khi một vài hay tất cả quá trình con kết thúc.
Cũng có hai khả năng trong thuật ngữ không gian địa chỉ của quá trình mới:
- Quá trình con là bản sao của quá trình cha.
- Quá trình con có một chương trình được nạp vào nó.
Để hiển thị việc cài đặt khác nhau này, chúng ta xem xét hệ điều hành UNIX. Trong UNIX, mỗi quá trình được xác định bởi danh biểu quá trình (process identifier), là số nguyên duy nhất. Một quá trình mới được tạo bởi lời gọi hệ thống fork. Quá trình mới chứa bản sao của không gian địa chỉ của quá trình gốc. Cơ chế này cho phép quá trình cha giao tiếp dễ dàng với quá trình con. Cả hai quá trình (cha và con) tiếp tục thực thi tại chỉ thị sau khi lời gọi hệ thống fork, với một sự khác biệt: mã trả về cho lời gọi hệ thống fork là không cho quá trình mới (con), ngược lại danh biểu quá trình (khác không) của quá trình con được trả về tới quá trình cha.
Điển hình lời gọi hệ thống execlp được dùng sau lời gọi hệ thống fork bởi một trong hai quá trình để thay thế không gian bộ nhớ với quá trình mới. Lời gọi hệ thống execlp nạp tập tin nhị phân vào trong bộ nhớ-xóa hình ảnh bộ nhớ của chương trình chứa lời gọi hệ thống execlp - và bắt đầu việc thực thi của nó. Trong cách thức này, hai quá trình có thể giao tiếp và sau đó thực hiện cách riêng của nó. Sau đó, quá trình cha có thể tạo nhiều hơn quá trình con, hay nếu nó không làm gì trong thời gian quá trình con chạy thì nó sẽ phát ra lời gọi hệ thống wait để di chuyển nó vào hàng đợi sẳn sàng cho tới khi quá trình con kết thúc. Chương trình C (hình III-8 dưới đây) hiển thị lời gọi hệ thống UNIX được mô tả trước đó. Quá trình cha tạo một quá trình con sử dụng lời gọi hệ thống fork. Bây giờ chúng ta có hai quá trình khác nhau chạy một bản sao của cùng chương trình. Giá trị pid cho quá trình con là 0; cho quá trình cha là một số nguyên lớn hơn 0. Quá trình con phủ lắp không gian địa chỉ của nó với lệnh của UNIX là /bin/ls (được dùng để liệt kê thư mục) dùng lời gọi hệ thống execlp. Quá trình cha chờ cho quá trình con hoàn thành với lời gọi hệ thống wait. Khi quá trình con hoàn thành, quá trình cha bắt đầu lại từ lời gọi hệ thống wait nơi nó hoàn thành việc sử dụng lời gọi hệ thống exit.
Ngược lại, hệ điều hành DEC VMS tạo một quá trình mới, nạp chương trình xác định trong quá trình đó và bắt đầu thực thi nó. Hệ điều hành Microsoft Windows NT hỗ trợ cả hai mô hình: không gian địa chỉ của quá trình cha có thể được sao lại hay quá trình cha có thể xác định tên của một chương trình cho hệ điều hành nạp vào không gian địa chỉ của quá trình mới.
#include<stdio.h>
main(int argc, char* argv[])
{
intpid;
/*fork another process*/
pid=fork();
if(pid<0){/*error occurred */
fprintf(stderr, “Fork Failed”);
exit(-1);
}
else if (pid==0){/*child process*/
execlp(“/bin/ls”,”ls”,NULL);
}
else {/*parent process*/
/*parent will wait for the child to complete*/
wait(NULL);
printf(“Child Complete”);
exit(0);
}
}
Hình III‑8-Chương trình C tạo một quá trình riêng rẻ
