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一、实验过程

新版 MenuOS 中添加了 fork 功能。

接下来用 gdb 跟踪调试了 fork 等工作过程。

二、实验分析

1. 预备知识

首先我们分析下 task_struct 结构，其中主要有：

1. 进程状态（ 记录进程等待、运行或死锁三种状态 ）
2. 调度信息
3. 标识符
4. 进程间的通讯情况
5. 进程链接信息（ 进程链表的插入等操作信息 ）
6. 时间和定时器信息
7. 文件系统信息
8. 页面管理信息
9. 和处理器相关的环境（ 上下文 ）信息等

具体代码参见：http://codelab.shiyanlou.com/xref/linux-3.18.6/include/linux/sched.h#1235

2. 进程创建分析

fork 函数对应着内核处理过程中的 sys_clone。

首先看下 fork 一个子进程的代码

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <unistd.h>
 4 int main(int argc, char * argv[])
 5 {
 6     int pid;
 7     /* fork another process */
 8     pid = fork();
 9     if (pid < 0) 
10     { 
11         /* error occurred */
12         fprintf(stderr,"Fork Failed!");
13         exit(-1);
14     } 
15     else if (pid == 0) 
16     {
17         /* child process */
18         printf("This is Child Process!\n");
19     } 
20     else
21     {  
22         /* parent process  */
23         printf("This is Parent Process!\n");
24         /* parent will wait for the child to complete*/
25         wait(NULL);
26         printf("Child Complete!\n");
27     }
28 }

通过调用 fork() 来创建一个新的进程，创建的进程有父子关系。通过复制现有进程来实现新创建一个新的进程。fork、vfork和clone三个系统调用都可以创建一个新进程，而且都是通过调用do_fork来实现进程的创建。

复制过程为先负值一个 PCB—task_struct

1 err = arch_dup_task_struct(tsk, orig);

再给新的进程分配一个内核堆栈

1 ti = alloc_thread_info_node(tsk, node);
2 tsk->stack = ti;
3 setup_thread_stack(tsk, orig); // 这里只是复制thread_info，而非复制内核堆栈

此次复制并非把进程原封不动的复制过来，其中 pid、进程链表等数据都需要修改，这部分需要参见 copy_process 内部。

新进程的创建是从 return_from_fork 开始执行的，复制时至复制了 int 指令和 save_all 等部分内容。之后新的参数，系统调用号等压入栈中。

copy_process 函数被 do_fork 函数调用，主要完成进程数据结构的创建，资源的初始化。初始化的方式可以通过重新分配进行初始化，也可以和父进程共享同一组页表，最终初始化的方式由传入 clone 的参数来确定。

三、总结

总的来说，新的进程的创建是通过 do_fork 函数来实现的。新进程的创建过程是从return_from_fork开始，大体上就是先复制 PCB，再给新的进程分配要给新的内核堆栈，并修改复制过来的进程数据。

参考资料

1. http://www.oss.org.cn/kernel-book/ch04/4.3.htm
   

李若森

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《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

分析system_call中断处理过程

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原文地址：http://www.cnblogs.com/killer47/p/4419871.html