作业六：分析Linux内核创建一个新进程的过程

分析Linux内核创建一个新进程的过程

进程描述符PCB----task_struct数据结构

    操作系统：1.进程管理 2.内存管理 3 文件系统

一、新进程如何创建和修改task_struct数据结构

1.复制当前进程（创建新进程通过复制当前进程来实现）
2.给新进程分配新的内核堆栈
3.修改复制过来的进程数据（如pid,状态链表，内核堆栈，ip,sp）

1.进程创建

1.fork系统调用在父子进程各返回一次，子进程的返回值=0,父进程的返回值=子进程的PID
2.fork、vfork、clone三个系统调用可创建一个新进程，最后通过do_fork实现进程创建。

2.新进程的开始执行地点

1.ret_from_fork开始执行。
2.int指令和SAVE_ALL压倒内核栈的内容
3.ＥＮＴＲＹ（ret_from_fork）{
...jmp syscall_exit...}  //跳转到system_call中的syscall_exit
4.由system_call中前面save_all判断，实际syacall_call之前的堆栈状态是一样，继续往下执行，返回用户态。不是父进程，而是子进程。

3.进程：处于执行期的程序以及相关的资源的总称。

1.fork（）创建新进程，父进程用fork创建子进程。fork系统调用从内核返回两次：一次回到父进程，一次回到子进程。
2.在Linux内核中，fork（）实际有clone（）系统调用实现的。
3.程序通过exit（）系统调用退出执行。最终中介进程并将其占用的资源释放掉。

4.进程描述符及任务结构

内核把进程的列表存放在任务队列的双向循环列表中
链表中每一项都是类型为task_struck,称为进程描述符的结构，该结构定义在<linux/sched.h>文件中

5.进程状态

    （1）TASK_RUNNING(运行)——进程是可执行。进程在用户空间中执行的唯一可能的状态，也可以应用到内核空间中正在执行的
    （2）TSK_INTERRUPTIBLE
    （3） TASK_UNINTERRUPTIBLE 
    （4）_TASK_TRACED 
    （5）_TASK_STOOPED

6.进程上下文

一般程序在用户空间执行。当一个程序调执行了系统调用或者触发了某个异常，它就陷入了内核空间。成内核“代表进程执行”，并处于进程上下文中。

7.进程家族数

所有的进程都是PID为1的init进程的后代，内核在系统启动的最后阶段启动init进程。

二、使用gdb跟踪分析一个fork系统调用内核处理函数sys_clone和分析fork函数对应的系统调用处理过程

三、总结部分

Linux系统创建一个新进程的理解

1.fork实际开销是复制父进程的页表以及给子进程创建唯一的进程描述符**

2.Linux通过clone（）系统调用实现fork（）**

3.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**

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。
 -A.复制一个PCB
 -B.给新进程分配一个新的内核堆栈（复制了thread_info，不是复制了内核堆栈）    
 -C.修改复制的数据，即子进程初始化。

 从用户态代码看父进程和子进程各返回一次，而子进程从ret_from_fork函数开始执行，从函数中跳转到syscall_exit，即system_call中的语句。     

注明：郑伟 + 参考资料：《Linux内核设计与实现》 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000