分析fork函数对应的系统调用处理过程

启动保护fork命令的menuOS

设置断点进行调试

进程的创建

从了解进程的创建，进程间调度切换，来从总体把握进程工作

当前进程复制一个子进程，然后进行修改

fork一个子进程的代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc , char * argv[])
{
    int pid;
    pid = fork();
    if(pid<0)
    {
        fprintf(stderr,"Fork Failed !");
        exit(-1);
    }
    else if (pid==0)
    {
        printf("This is Child Process!\n");
     }
    else
    {
        printf("This is Parent Process !\n");
        wait(NULL);
        printf("Child Complete!\n:);
    }

}

-fork()是用户态用于创建子进程的系统调用
-pid<0时打印出错信息
-子进程中fork()返回值为0，父进程中fork()返回值为进程pid值
-所以else if和else都将被执行
理解进程创建过程复杂代码的方法

创建一个新进程在内核中的执行过程
-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
-创建新进程是通过复制当前进程来实现
-复制一个PCB task_struct
-给新进程分配一个新内核堆栈
-修改进程数据如pid、进程链表等
-从用户态代码中可以看到fork()函数返回两次，在父进程和子进程中各返回一次，父进程从系统调用中返回，子进程从系统调用中返回涉及了子进程的内核堆栈数据状态和task_struct中thread记录的sp和ip的一致性问题，在copy_thread in copy_process里设定

do_fork

long do_fork(unsigned long clone_flags,
          unsigned long stack_start,
          unsigned long stack_size,
          int __user *parent_tidptr,
          int __user *child_tidptr)
{
    struct task_struct *p;
    int trace = 0;
    long nr;

    /*
     * Determine whether and which event to report to ptracer.  When
     * called from kernel_thread or CLONE_UNTRACED is explicitly
     * requested, no event is reported; otherwise, report if the event
     * for the type of forking is enabled.
     */
    if (!(clone_flags & CLONE_UNTRACED)) {
        if (clone_flags & CLONE_VFORK)
            trace = PTRACE_EVENT_VFORK;
        else if ((clone_flags & CSIGNAL) != SIGCHLD)
            trace = PTRACE_EVENT_CLONE;
        else
            trace = PTRACE_EVENT_FORK;

        if (likely(!ptrace_event_enabled(current, trace)))
            trace = 0;
    }

    p = copy_process(clone_flags, stack_start, stack_size,
             child_tidptr, NULL, trace);
    /*
     * Do this prior waking up the new thread - the thread pointer
     * might get invalid after that point, if the thread exits quickly.
     */
    if (!IS_ERR(p)) {
        struct completion vfork;
        struct pid *pid;

        trace_sched_process_fork(current, p);

        pid = get_task_pid(p, PIDTYPE_PID);
        nr = pid_vnr(pid);

        if (clone_flags & CLONE_PARENT_SETTID)
            put_user(nr, parent_tidptr);

        if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
            p->vfork_done = &vfork;
            init_completion(&vfork);
            get_task_struct(p);
        }

        wake_up_new_task(p);

        /* forking complete and child started to run, tell ptracer */
        if (unlikely(trace))
            ptrace_event_pid(trace, pid);

        if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
            if (!wait_for_vfork_done(p, &vfork))
                ptrace_event_pid(PTRACE_EVENT_VFORK_DONE, pid);
        }

        put_pid(pid);
    } else {
        nr = PTR_ERR(p);
    }
    return nr;
}

copy process创建进程内容
-dup_task_struct复制pcb，分配新空间
-然后初始化赋值子进程信息
-copy thread从子进程pid内核堆栈位置栈底，拷贝内核堆栈数据和指定新进程的第一条指令地址

创建的新进程从哪里开始执行

·p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;·
ret_from_fork返回了子进程调度的第一条指令
在复制内核堆栈时只复制了其中一部分SAVE_ALLL相关的部分，int指令和cpu压栈内容，即最栈底的部分
ret_from_fork会跳转syscall exit，最终返回用户态，此时返回到子进程用户空间
所以创建的新进程从ret_from_fork开始执行

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