分析Linux内核创建一个新进程的过程

Posted 2020-07-02 Mccartney

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了分析Linux内核创建一个新进程的过程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

分析Linux内核创建一个新进程的过程

攥写人：杨光学号：20135233

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（学习课程：《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-100

知识点及分析：

***操作系统内核三大功能：

进程管理，内存管理，文件系统

最核心的是进程管理

pid是系统区别进程的编号

***linux进程的状态和操作系统原理的描述进程状态有所不同，比如就绪状态和运行状态都是TASK_RUNNING。（这个表示它是可运行的，但是实际上有没有在运行取决于它是否占有CPU）

***Linux通过复制父进程来创建一个新进程

fork函数，具体的过程：

复制一个PCB——task_struct

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，见copy_process内部。

*childregs = *current_pt_regs(); //复制内核堆栈
childregs->ax = 0; // 子进程的fork返回0

p->thread.sp = (unsigned long) childregs; //调度到子进程时的内核栈顶
p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork; //调度到子进程时的第一条指令地址

系统调用内核处理函数sys_fork,sys_vfrok,sys_clone，其实最终执行的都是do_fork

do_fork里有：

　 copy_process

　　　　　　dup_task_struct // 复制pcb
　　　　　　alloc_thread_info_node  // 创建了一个页面，其实就是实际分配内核堆栈空间的效果。
　　　　　　setup_thread_stack  // 把thread_info的东西复制过来
之后初始化子进程

***创建的新进程是从哪里开始执行的--》ret_from_fork

*childregs = *current_pt_regs();  复制内核堆栈（复制的pt_regs，是SAVE_ALL中系统调用压栈的那一部分。）
childregs->ax = 0;                               子进程的fork返回0
     
p->thread.sp = (unsigned long) childregs;        调度到子进程时的内核栈顶
p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;    调度到子进程时的第一条指令地址

ip指向的是ret_from_fork，所以是从这里开始执行的。

实验要求：

阅读理解task_struct数据结构http://codelab.shiyanlou.com/xref/linux-3.18.6/include/linux/sched.h#1235；
分析fork函数对应的内核处理过程sys_clone，理解创建一个新进程如何创建和修改task_struct数据结构；
使用gdb跟踪分析一个fork系统调用内核处理函数sys_clone ，验证您对Linux系统创建一个新进程的理解,推荐在实验楼Linux虚拟机环境下完成实验。
特别关注新进程是从哪里开始执行的？为什么从哪里能顺利执行下去？即执行起点与内核堆栈如何保证一致。