范闻泽 + 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、实验过程
1.删除原来的menu，并clone新的menu,用test_fork.c覆盖test.c
2. make rootfs之后新的内核启动，测试fork功能
3.使用-s -S冷冻内核，准备调试
4.设置断点
5.根据断点，进行跟踪，得到结果
1、以下是执行指令
cd LinuxKernel
- rm menu -rf
- git clone https://github.com/mengning/menu.git
- cd menu
- mv test_fork.c test.c
- make rootfs
2. gdb上述的fork命令
关闭QEMU窗口，中命令行中输入：
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S
再次启动MenuOS，并暂停等待gdb调试。
依次输入以下命令，启动调试：
gdb
file linux-3.18.6/vmlinux
target remote:1234
然后再设置以下断点：
b sys_clone
b do_fork
b dup_task_struct
b copy_process
b copy_thread
b ret_from_fork
继续执行之后，停在了do_fork的位置。然后n单步执行，依次进入copy_process、dup_task_struct。按s进入该函数，可以看到dst =src（也就是复制父进程的struct）
二、实验总结
1、fork系统调用
fork调用创建一个新的进程。新的进程或者说子进程是调用进程的或者说父进程的副本。
1.如果fork执行成功，就向父进程返回子进程的PID，并向子进程返回0。这就一起这即使你只调用fork一次，他也会返回两次。
2.Fork创建的新进程是和父进程（除了PID和PPID）一样的副本，包括真实和有效的UID和GID、进程组合会话ID、环境、资源限制、打开的文件以及共享内存段。
父进程和子进程之间有一点区别。子进程没有继承父进程的超市设置（使用alarm调用）父进程创建的文件锁，或者未决信号。要理解的关键概念是fork创建的新进程是父进程的一个准确副本。
本周视频学习内容如下：
一、操作系统内核里有三大功能：进程管理、内存管理、文件系统
二、进程的描述：说到进程的描述，首先要分析一下进程描述符：task_struct
进程控制块PCB——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。
struct task_struct数据结构很庞大
进程的标示pid
所有进程链表struct list_head tasks;
内核的双向循环链表的实现方法 - 一个更简略的双向循环链表
程序创建的进程具有父子关系，在编程时往往需要引用这样的父子关系。进程描述符中有几个域用来表示这样的关系
Linux为每个进程分配一个8KB大小的内存区域，用于存放该进程两个不同的数据结构：Thread_info和进程的内核堆栈
三、进程的创建
进程的创建概览及fork一个进程的用户态代码
iret与int 0x80指令对应，一个是弹出寄存器值，一个是压入寄存器的值
如果将系统调用类比于fork()；那么就相当于系统调用创建了一个子进程，然后子进程返回之后将在内核态运行，而返回到父进程后仍然在用户态运行
fork一个子进程的代码
#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");
}
}
创建新进程的框架
fork，vfork，clone都可以创建新进程，他们都是通过调用do_fork来实现的。
copy_process修改复制的PCB以适应子进程的特点，也就是子进程的初始化
分配一个新的内核堆栈（用于存放子进程数据）
内核堆栈的一部分也要从父进程中拷贝
Linux通过复制父进程来创建一个新进程，那么这就给我们理解这一个过程提供一个想象的框架： 复制一个PCB——taskstruct
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err = arch_dup_task_struct(tsk, orig);
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要给新进程分配一个新的内核堆栈
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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
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从用户态的代码看fork();函数返回了两次，即在父子进程中各返回一次，父进程从系统调用中返回比较容易理解，子进程从系统调用中返回，那它在系统调用处理过程中的哪里开始执行的呢？这就涉及子进程的内核堆栈数据状态和taskstruct中thread记录的sp和ip的一致性问题，这是在哪里设定的？
copythread in copy_process