第六周: 进程的描述和进程的创建

Posted 2020-07-03 吕松鸿

吕松鸿 + 原创作品转载请注明出处 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

一、进程的描述

1.操作系统三大功能：

进程管理
内存管理
文件系统

2.进程描述符task_struct数据结构

task _ struct：为了管理进程，内核必须对每个进程进行清晰的描述，进程描述符提供了内核所需了解的进程信息。

进程的状态：Linux进程的状态（就绪态、运行态、阻塞态）

进程的标示pid：用来标示进程

3.Linux进程的状态

4.进程描述符task_struct数据结构：

struct task_struct {
volatile long state;    /* 进程的运行状态-1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
void *stack;    /*指定了进程的内核堆栈*/
atomic_t usage;
unsigned int flags; /* 每一个进程的标识符 */
int on_rq;  /*运行队列*/
pid_t pid; /*进程标识符*/
struck list_head task;  /*进程链表*/
/*父子进程*/
struct task_struct __rcu *real_parent; /* real parent process */
struct task_struct __rcu *parent; 
struct list_head children;    /* list of my children */

二、进程的创建

创建进程的系统调用有3个，它们通过统一的系统调用接口进入核心态运行后就分道扬镳，各自调用自己的内核函数sys_fork、sys_clone、sys_vfork进行处理。这三个函数最终都是调用do_fork函数进行创建子进程的工作，只不过使用的参数有所不同。
Linux通过复制父进程来创建一个新进程：复制父进程PCB--task_struct来创建一个新进程，要给新进程分配一个新的内核堆栈。
修改复制过来的进程数据，比如pid、进程链表等等执行copy_process和copy_thread。
之后，从ret_from_fork开始执行新进程。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char * argv[])
{
    int pid;
    /* fork another process */
    pid = fork();
    if (pid < 0) 
    { 
        /* error occurred */
        fprintf(stderr,"Fork Failed!");
        exit(-1);
    } 
    else if (pid == 0) 
    {
        /* child process */
        printf("This is Child Process!\\n");
    } 
    else 
    { 
        /* parent process  */
        printf("This is Parent Process!\\n");
        /* parent will wait for the child to complete*/
        wait(NULL);
        printf("Child Complete!\\n");
    }
}

三、实验内容

1.删除menu，下载新代码并执行。

2.gdb调试

3.设置断点

4.单步追踪

四、总结

Linux通过复制父进程来创建一个新进程：复制父进程PCB--task_struct来创建一个新进程，要给新进程分配一个新的内核堆栈。

修改复制过来的进程数据，比如pid、进程链表等等执行copy_process和copy_thread。

设置sp调度到子进程时的内核栈顶，ip转到子进程时的第一条指令地址

之后，当子进程获得CPU的控制权开始运行的时候，ret _ form _ fork可以将后面的堆栈出栈，从iret返回到用户态，从而切换到子进程的用户空间，完成新进程的创建。