Linux内核分析（第六周）

进程的控制与创建

 

一、进程的描述

　　1.操作系统内核的三大功能：进程管理（核心），内存管理，文件系统；

　　2.状态：

　　　　　　fork()　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　task_zombit（终止）

　　　　　　　　task_running（就绪；但是没有运行）　　　　　　　　　　　　task_running（正在运行）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　task_Intertupt

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　task_Uninterrupt

　　3.标识pid

　　4.struct list_head    进程双向链表

　　　struct mm_struct 地址空间有关

 

 

二、进程的创建
1.概览
1. fork（）用户态创建子进程
2. fork（）在父进程和子进程中各返回一次
2.理解方法
1. fork()是一个系统调用
2. fork（） vfork（） clone（）最终都可以在do_fork来实现进程的创建
3.复制当前进程实现创建新进程
3.浏览相关关键代码
1.复制、给新进程分配、修改PID、进程链表等；
2.sys_fork sys_clone sys_vfork 最终都return do_fork
3.alloc_thread_info_node 地址空间，分配实际内核空间
4.p=dup_init_task 复制进程
5.childregs= *current_pt_regs（）;复制内核堆栈
6.return_from_fork（返回用户态）
拷贝内核堆栈数据和指定新进程的第一条指令进程
4.gdb跟踪调试

三、实验

 

1.准备工作

　　rm menu -fs

　　clone xxxxxx

　　cd menu

　　mv test_fork.c 

　　make rootfs

2.目的

阅读理解task_struct数据结构；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，验证对Linux系统创建的理解；进程是从哪里开始执行的；在 Linux 内核中,供用户创建进程的系统调用fork()函数的响应函数是 sys_fork()、sys_clone()、sys_vfork()。这三个函数都是通过调用内核函数 do_fork() 来实现的.

 

3.gdb跟踪调试

 

设置断点

 

b do_fork

b dup_task_struct

b copy_process

b copy_thread

b ret_from_fork

 

实验截图

 

 

 

 

 

 

 

task_struct数据库结构很庞大，Linux进程的状态与操作系统原理中描述的进程状态有所不同，比如就绪态和运行态都是TASK_RUNNING。简略的双向循环链表。程序创建的进程具有父子关系

 

系统调用内核处理函数sys_clone创建一个新进程，通过调用do_fork来实现进程的创建，Linux通过复制父进程的PCB来创建进程，再对其进行相应修改。

 

子进程在内核中fork返回，在内核中开始执行，当子进程开始运行的时候，其ret_from_fork将做一系列工作，然后返回到用户态。