《Linux内核分析》第六周学习总结

《Linux内核分析》第六周学习总结

                        ——进程的描述和进程的创建

姓名：王玮怡  学号：20135116

一、理论部分

（一）进程的描述

1、进程描述符task_stuck数据结构(一)

操作系统三大功能：进程管理（核心）、内存管理、文件系统

PCB task_struct中包含：进程状态、进程打开的文件、进程优先级信息

进程控制块PCB——进程描述符task_stuck提供了内核所需了解的进程信息

Linux进程状态转换图：

2、进程描述符task_stuck数据结构(二)

　　内核把进程的列表存放在任务队列的双向循环链表中

（1）非空双向链表结构

（2）空双向链表结构

（3）进程父子关系

（二）进程创建

1、进程的创建概览及fork一个进程的用户态代码

（1）进程的创建：start_kernel ...cpu_idle -->kernel_init和kthreadd -->0、1、2号进程（其中1号进程是所有用户线程的祖先，2号进程是所有内核线程的祖先）

（2）fork()系统调用：在用户态创建一个子进程

　　else if和else都会被执行：fork系统调用在父进程和子进程中各会返回一次，在子进程中pid的返回值为0，在父进程中的返回值为子进程的pid。

2、理解进程创建过程发杂代码的方法

创建新进程是通过复制当前进程来实现的，父、子进程大多数信息相同，但有些不同，如pid、内核堆栈等，并且只复制了一部分（内核堆栈栈底内容，SAVE_ALL部分）。

3、浏览创建进程的相关关键代码

（1）系统调用内核处理函数sys_fork、sys_clone、sysvfork：

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。

（2）do_fork()

（3）copy_procrss()中dup_task_stuck()复制PCB

（4）alloc_thread_info_node()分配内核堆栈空间

（5）copy_thread()中

• struct pt_regs *childregs = task_pt_regs(p);  //从子进程的pid（stack内核堆栈）找到其栈空间，SAVE_ALL地址
• *childregs = *current_pt_regs();  //拷贝当前进程（父进程）的内核堆栈的栈底（SAVE_ALL）的内容，内核堆栈已有数据的拷贝

4、创建的新进程是从哪里开始执行的

　　p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;  //调度到子进程时的第一条指令

当子进程获得CPU的控制权开始运行， ret_from_fork可以使其出栈从iret返回到子进程用户态。

二、实验部分：使用gdb跟踪创建新进程的过程

1、启动MenuOS，并查看fork功能：

2、gdb调试fork指令

（1）qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S

（2）在新打开的shell窗口中进程调试：

（3）设置断点

（4）在MenuOS中执行fork，就会发现fork函数停在了父进程中

（5）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）

（6）在copy_thread中，可以看到把task_pg_regs(p)也就是内核堆栈特定的地址找到并初始化

三、总结

　　Linux通过复制父进程来创建一个新进程，通过调用do_ fork来实现，并为新创建的进程动态分配一个task_ struct结构。