程序运行的时候替换程序文件会影响进程吗？

我要升级一个程序，在程序运行的时候用新的程序文件替换旧的程序文件，然后杀死进程，重新启动程序。在程序运行的时候替换程序文件，会导致进程出现异常吗？

调用系统调用execve()装载ELF文件的时候，函数load_elf_binary()为主程序的代码段和数据段创建私有的文件映射，为动态链接器的代码段和数据段创建私有的文件映射。动态链接器加载主程序依赖的共享库的时候，调用函数mmap()为共享库的代码段和数据段创建私有的文件映射。

内核为每个文件创建一个页缓存。进程读代码段或者数据段中的某一页的时候，直接把文件的页缓存中的物理页映射到进程的虚拟地址空间，当进程修改这一页的时候，就会生成页错误异常，页错误异常处理程序为文件的页缓存中的物理页生成一个副本，然后把虚拟页映射到这个副本，和文件脱离关系。进程没有修改的虚拟页，直接映射到文件的页缓存中的物理页，如果修改文件的这一页，那么进程可以看到，会影响进程。

第1种替换方法：打开旧的程序文件，使用函数ftruncate()把文件截断到长度为0，然后把新的程序文件复制过来。

直接修改程序文件对进程有影响，假设进程正在函数func1()里面调用函数func2()的时候替换程序文件，函数func2()的位置变化，那么会跳转到一个未知的地方，导致进程出现异常。

第2种替换方法：使用函数unlink()删除旧的程序文件，重新创建文件，然后把新的程序文件复制过来。

假设程序文件是“/sbin/test.elf”，属于EXT4文件系统。glibc库的函数unlink()调用系统调用unlink()，系统调用unlink()的处理过程如下。

（1）修改存储设备上的EXT4文件系统：从父目录“sbin”的数据中删除文件“test.elf”对应的目录项；把文件“test.elf”的索引节点中的硬链接计数减1，如果文件“test.elf”只有一个硬链接，也就是只有一个名称，那么硬链接计数变为0，把索引节点插入到孤儿链表。

（2）文件“test.elf”在内存中的dentry结构体，把它从散列表删除，把它的引用计数减1，因为引用计数大于0，所以没有释放dentry结构体，没有真正删除文件。

删除一个文件的时候，如果某个进程已经打开这个文件，那么删除的结果是：从父目录删除这个文件对应的目录项，把文件的索引节点中的硬链接计数减到0，但是没有删除文件自身。如果进程一直打开这个文件，直到设备断电，就会造成存储设备上文件的索引节点和数据块泄漏。为了解决这个问题，EXT4文件系统使用孤儿链表，超级块的字段s_last_orphan保存孤儿链表的第一个索引节点的编号，ext4_inode结构体的字段i_dtime（删除时间）被重用为保存下一个孤儿索引节点的编号。设备重启以后，挂载EXT4文件系统的时候，如果孤儿链表不是空的，那么释放孤儿链表中的每个索引节点。

当杀死进程的时候，关闭文件“test.elf”，把内存中的dentry结构体的引用计数减1，引用计数变为0，于是释放dentry结构体，释放dentry结构体的过程中把inode结构体的引用计数减1，引用计数变为0，处理如下。

（1）因为索引节点中的硬链接计数是0，所以修改存储设备上的EXT4文件系统：把文件截断到长度为0，释放数据块；把文件从孤儿链表删除；释放索引节点。

（2）释放内存中的inode结构体。

在EXT4文件系统中，旧的程序文件和新的程序文件使用不同的索引节点编号，是2个不同的文件。这种替换方法对进程没有影响。