Creación de Procesos: fork

En sistemas operativos tipo Unix, la creación de procesos se realiza comúnmente mediante la llamada al sistema fork(). Esta operación permite que un proceso (denominado padre) genere una copia de sí mismo, creando un nuevo proceso hijo.

¿Qué es fork()?

La función fork() crea un nuevo proceso al duplicar el proceso que la invoca. Tras ejecutar fork(), existen dos procesos en ejecución:

• Proceso Padre: Es el proceso original que invocó fork().

• Proceso Hijo: Es la copia del proceso padre, con su propio espacio de direcciones y recursos.

Ambos procesos continúan su ejecución desde el punto donde se realizó la llamada a fork().

Funcionamiento de fork()

Al invocar fork(), el sistema operativo realiza las siguientes acciones:

1. Duplicación del Espacio de Direcciones: Se crea una copia del espacio de direcciones del proceso padre para el hijo. En sistemas modernos, se utiliza la técnica de copy-on-write, donde la memoria física no se copia inmediatamente; en su lugar, ambas copias apuntan a las mismas páginas de memoria hasta que una de ellas realiza una modificación.

2. Identificación de Procesos: La función fork() devuelve:

   • 0 al proceso hijo.

   • Un número positivo que representa el ID del proceso hijo al proceso padre.

Esto permite que cada proceso determine su rol y actúe en consecuencia.

Uso Común: fork() seguido de exec()

Una práctica común es que el proceso hijo, después de ser creado, reemplace su imagen de proceso con otro programa utilizando la llamada al sistema exec(). Este patrón, conocido como fork-exec, permite que un proceso ejecute un programa diferente al suyo.

El flujo típico es:

1. Proceso Padre: Invoca fork() para crear un proceso hijo.

2. Proceso Hijo: Llama a exec() para cargar y ejecutar un nuevo programa.

Este enfoque es fundamental en sistemas Unix y permite la creación y gestión eficiente de procesos.

Consideraciones Adicionales

• Manejo de Recursos: El proceso hijo hereda recursos del padre, como descriptores de archivos. Es esencial que el padre cierre los descriptores que no necesita antes de llamar a fork(), y que el hijo cierre los que no utilizará.

• Terminación de Procesos: Tras finalizar su ejecución, el proceso hijo envía una señal SIGCHLD al padre. Si el padre no recoge el estado de salida del hijo utilizando wait(), el hijo puede convertirse en un proceso zombi, ocupando recursos del sistema innecesariamente.

• Compatibilidad: Sistemas operativos como Windows no implementan fork() de la misma manera que Unix. En Windows, se utilizan funciones como CreateProcess() para crear nuevos procesos.