2020-2021-1 20209312《Linux内核原理与分析》第七周作业

作业信息

|这个作业属于哪个课程|<2020-2021-1Linux内核原理与分析）>|
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|这个作业要求在哪里|<2020-2021-1Linux内核原理与分析第七周作业>|
|这个作业的目标|分析Linux内核创建一个新进程的过程|
|作业正文|https://www.cnblogs.com/ZHANGwg11/p/14007689.html|
1.给MenuOS添加一个fork命令，该命令调用了linux内核中的fork系统调用
代码如下：（在LinuxKernel文件里面进行如下操作）

cd ~/LinuxKernel
rm menu -rf
git clone https://github.com/mengning/menu.git
cd menu 
mv test_fork.c test.c
make rootfs

检查fork是否存在：

2.启动gdb，并在各个接口添加断点

file linux-3.18.6/vmlinux
target remote:1234
//设置断点
b sys_clone
b do_fork
b dup_task_struct//未定义
b copy_process//未定义
b copy_thread
b ret_from_fork

这里有一些小插曲
我们只需改变上面的一行代码即可：

make rootfs//改变前
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -S -s//改变后

改变后的代码调试

3.总结
Linux中创建进程一的三个函数：

  fork，创建子进程。
  clone，主要用于创建线程。
  vfork，与fork类似，但是父子进程共享地址空间，而且子进程先于父进程运行。

操作系统内核实现操作系统的三大管理功能，即进程管理、内存管理和文件系统，对应操作系统原理课程中最重要的3个抽象概念是进程、虚报内存和文件。其中，我作系统内核中最核心的功能是进程管理。谈到进程管理就要涉及一个问题:进程是怎样描述的? 进程的描述有提纲挈领的作用，它可以把内存管理、文件系统、信号、 进程间通信等概念 和内容串起来。Linux 内核中的进程是非常复杂的，在操作系统原理中，我们通过进程控制块PCB描述进程。为了管理进程，内核要描述进程的结构，我们也称其为进程描述符，进程描述符提供了进程相关的所有信息。

可以把整个进程描述抽象为如下图的示意图。操作系统中的进程有就绪态、运行态、阻塞态这三种基本状态，实际的Linux内核管理的进程状态与这3个状态很不一样。

当使用fork()系统调用来创建一个新进程时,新进程的状态是TASK_RUNNING (就绪态，但是没有在运行)。当调度器选择这个新创建的进程运行时，新创建的进程就切换到运行态，它也是TASK_RUNNING。为什么操作系统原理中就绪态和运行态两个状态在 Linux内核中都是相同的TASK_RUNNING状态呢?也就是说，在Linux内核中，当进程是TASK_RUNNING状态时，它是可运行的，也就是就绪态，是否在运行取决于它有没有获得CPU的控制权，也就是说这个进程有没有在CPU中实际执行。如果在CPU中执行了，进程状态就是运行态;如果被内核调度出去了，在等待队列里就是就绪态。
对于一个正在运行的进程， 调用用户态库函数exit()会陷入内核执行该内核函数do_exit,(也就是终止进程，那么会进入TASK_ZOMBIE状态，即进程的终止状态，TASK_ZOMBIE状态的进程一般叫作僵尸进程，Linux内核会在适当的时候把僵尸进程给处理掉，处理掉之后进程描述符被释放了，该进程才从Linux系统里消失。
一个正在运行的进程在等待特定的事件或资源时会进入阻塞态。阻塞态也有两种，TASK_INTERRUPTIBLE和TASK_UNINTERRUPTIBLE。TASK_INTERRUPTIBLE状态是可以被信号和wake_ up()唤醒的，当信号到来时，进程会被设置为TASK_RUNNING(就绪态,但是没有在运行)，而TASK_UNINTERRUPTIBLE只能被wake_up()唤醒。如果事件发生或者资源可用，进程被唤醒并被放到运行队列上(操作系统原理的说法应该是就绪队列)。如果阻塞的条件没有了，就进入就绪态，调度器选择到它时就进入运行态。这和操作系统原理中本质上是一样的。