2019-2020-1 20199325《Linux内核原理与分析》第七周作业

第七周作业

1.进程描述符task_struct数据结构（一）

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

Linux进程的状态与操作系统原理中的描述的进程状态似乎有所不同，比如就绪状态和运行状态都是TASK_RUNNING，为什么呢？

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

进程处于内核态时使用，不同于用户态堆栈，即PCB中指定了内核栈，那为什么PCB中没有用户态堆栈？用户态堆栈是怎么设定的？

内核控制路径所用的堆栈很少，因此对栈和Thread_info来说，8KB足够了

struct thread_struct thread; //CPU-specific state of this task

文件系统和文件描述符

内存管理——进程的地址空间

Linux内核状态转换图：

复制menu代码到最新版本，使用make rootfs，用help进行查看，添加进新的fork命令

内核正常编译，能够查看到正常的menous，查看到新的fork命令

另开一个terminal，进行gdb的打开

在gdb中使用
file linux-3.18.6/vmlinux
target remote:1234

对内核当中的sys_clone，fork,dup_task_struct，copy_thread，copy_process等函数进行端点设置

进行continue查看内核函数具体

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系统调用内核处理函数sys_fork、sys_clone、sys_vfork

理解如下：

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，do_fork完成了创建中的大部分工作，该函数调用copy_process（）函数，然后让进程开始运行。copy_process（）函数工作如下:

1.调用dup_task_struct()为新进程创建一个内核栈、thread_info结构和task_struct，这些值与当前进程的值相同

2.检查

3.子进程着手使自己与父进程区别开来。进程描述符内的许多成员被清0或设为初始值。

4.子进程状态被设为TASK_UNINTERRUPTIBLE，以保证它不会投入运行

5.copy_process（）调用copy_flags()以更新task_struct的flags成员。表明进程是否拥有超级用户权限的PF_SUPERPRIV标志被清0。表明进程还没有调用exec（）函数的PF_FORKNOEXEC标志被设置

6.调用alloc_pid()为新进程分配一个有效的PID

7.根据传递给clone（）的参数标志，copy_process()拷贝或共享打开的文件、文件系统信息、信号处理函数、进程地址空间和命名空间等

8.最后，copy_process（）做扫尾工作并返回一个指向子进程的指针

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
• Linux为每个新创建的进程动态地分配一个task_struct结构.
• 为了把内核中的所有进程组织起来，Linux提供了几种组织方式，其中哈希表和双向循环链表方式是针对系统中的所有进程（包括内核线程），而运行队列和等待队列是把处于同一状态的进程组织起来
• fork()函数被调用一次，但返回两次