2020-2021-1 20209318《Linux内核原理与分析》第七周作业

这个作业属于哪个课程	<2020-2021-1Linux内核原理与分析）>
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	<理解进程如何描述并分析进程创建>
作业正文	https://www.cnblogs.com/20209318zs/p/14020375.html

进程的描述和进程的创建

进程的描述

在Linux内核中用数据结构struct task_struct 来描述进程

struct task_struct { 
volatile long state;        //进程状态
void *stack;                // 指定进程内核堆栈
pid_t pid;                  //进程标识符
unsigned int rt_priority;   //实时优先级
unsigned int policy;        //调度策略
struct files_struct *files; //系统打开文件
...
}

进程描述符的结构示意图

Linux内核管理的进程状态转换图

阻塞态分为：

• TASK_INTERRUPTIBLE 状态可以被信号和 wake_up() 唤醒
• TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态只能被 wake_up() 唤醒

进程的双向链表示意图

进程的创建

用户态创建进程的方法

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char * argv[])
{
    int pid;
    /* fork another process */
    pid = fork();
    if (pid < 0) 
    { 
        /* error occurred */
        fprintf(stderr,"Fork Failed!");
        exit(-1);
    } 
    else if (pid == 0) 
    {
        /* child process */
        printf("This is Child Process!\n");
    } 
    else 
    {  
        /* parent process  */
        printf("This is Parent Process!\n");
        /* parent will wait for the child to complete*/
        wait(NULL);
        printf("Child Complete!\n");
    }
}

fork系统调用把当前进程又复制了一个子进程，也就一个进程变成了两个进程，两个进程执行相同的代码，只是fork系统调用在父进程和子进程中的返回值不同。

分析Linux内核创建一个新进程的过程

依次执行下列命令

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

编译运行出来可以看到列表中增加了一个fork

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

启动gdb，执行命令

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

输入c继续运行内核程序

总结

本周主要学习了Linux创建子进程，并通过gdb分析调用过程。调用系统需在syscall_32.tbl中查找调用号，库函数sys_fork是用户态创建子进程的系统调用，也可能会使用sys_vfork、sys_clone系统调用，这三个系统调用都会使用do_fork函数。do_fork调用copy_process复制父进程的资源给子进程，copy_process中有各种函数进行复制初始化工作，完成各项工作之后会执行ret_from_fork，这是子进程的起点。