《Linux内核--分析Linux内核创建一个新进程的过程 》 20135311傅冬菁

Posted 2020-07-01 不是富东京

 20135311傅冬菁

分析Linux内核创建一个新进程的过程

一、学习内容

 

进程控制块——PCB  task_struct数据结构

PCB task_struct中包含：

进程状态、进程打开的文件、进程优先级信息

 

操作系统管理的三个功能：

1.进程管理 2.内存管理 3.文件系统

 

Linux进程的状态：

 

 进程状态分析：

long state是进程的运行状态，-1是未执行，0是执行中，大于0则是暂停；

*stack 是建立一个内核堆栈；

flags 是定义了每个进程的标识符；

 

list_head tasks 这部分是定义双向链表的；

mm_struct *mm 这部分是定义内存管理中，进程的地址空间；

以上这部分代码也属于进程任务堆栈；

定义进程的PID标识符；

定义进程间父子的继承关系；

与CPU相关的线程的定义；（在Linux系统中，系统将线程看作是轻量级的进程，基本上将进程和线程一视同仁）

该部分定义了线程的数据结构、文件结构、信号量等；

进程创建分析：

大部分进程都是由fork（）函数创建出来的；而调用fork（）函数实际上是调用了clone（）；

fork()函数代码及分析：

 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <unistd.h>
 4 int main(int argc, char * argv[])
 5 {
 6     int pid;
 7     /* fork another process */
 8     pid = fork();//调用fork创建一个进程；
 9     if (pid < 0) 
10     { 
11         /* error occurred */
12         fprintf(stderr,"Fork Failed!");
13         exit(-1);
14     } 
15     else if (pid == 0) 
16     {
17         /* child process */  
18         printf("This is Child Process!\n");//创建子进程  fork系统调用在父进程和子进程各返回一次

19     } 
20     else 
21     {  
22         /* parent process  */
23         printf("This is Parent Process!\n");
24         /* parent will wait for the child to complete*/
25         wait(NULL);
26         printf("Child Complete!\n");
27     }
28 }


fork、vfork和clone三个系统调用都可以创建一个新进程，而且都是通过调用do_fork来实现进程的创建。

创建新进程是通过复制当前进程实现的。do_fork主要是复制了父进程的task_struct，然后修改必要的信息，从而得到子进程的task_struct。复制一个PCB——task_struct

err = arch_dup_task_struct(tsk, orig);

要给新进程分配一个新的内核堆栈

ti = alloc_thread_info_node(tsk, node); tsk->stack = ti; setup_thread_stack(tsk, orig);

这里只是复制thread_info，而非复制内核堆栈要修改复制过来的进程数据，比如pid、进程链表等。

二、实验过程

 

三、学习小结

1.Linux通过clone（）系统调用实现fork（）

2.fork（），vfork（），和clone（）库函数都是根据各自需要的参数标志去调用clone（），然后由clone（）调用do_fork。其中do_fork函数调用了copy_process（）函数，然后让进程执行 Linux通过复制父进程创建新进程，fork、vfork、clone都是通过do_exit实现进程的创建。

3.进程创建的内容：

复制一个PCB struct

给新进程分配一个新的内核堆栈

对子进程进行初始化，修改复制的数据。

4.父进程和子进程各返回一次。