2019-2020-1 20199321《Linux内核原理与分析》第七周作业

第六章 进程的描述和进程的创建

• 操作系统内核实现操作系统的三大管理功能，对应了3个抽象概念：
  • **进程管理——进程 **
  • 内存管理——虚拟内存
  • 文件系统——文件
• 使用PCB描述进程。描述进程的机构，在Linux中使用数据结构struct task_struct描述进程，包含state进程状态，stack堆栈，fs文件系统等的描述。
  +

struct list_head tasks；//所有的进程用双向链表链起来

+

struct mm_struct *mm,*active_mm;//mm和active_mm是和进程地址空间、内存管理相关的数据结构指针

+ 进程之间的父子、兄弟关系

struct list_head __rcu *real_parent;//当前进程的父进程
struct list_head __rcu *parent;
struct list_head children;//当前进程的子进程
struct list_head sibling;//当前进程的兄弟进程
struct list_head *group_leader;//每一个进程是一些进程组的成员之一，进程组组都有一个进程组长（group leader）。进程组的所有 IO 输入输出都会引导到进程组长进程那里去。当一个进程被创建时，父进程的进程组长也看作是子进程的进程组长。系统初始化的时候，init 进程既是它自己的进程组长，同时也是其他所有进程的进程组长。

+ 保存进程上下文中CPU相关的一些状态信息的数据结构

struct thread_struct thread;//sp用来保存进程上下文中ESP寄存器的状态，ip用来保存进程上下文中EIP寄存器的状态

• 在Linux系统中，TASK_RUNNING包括两种状态：进程就绪和进程运行。这两种状态的区分取决于进程是否获得CPU的分配权。
• 阻塞态： TASK_INTERRUPTIBLE 可以被信号或wake_up()唤醒。TASK_UNINTERRUPTIBLE：只能被wake_up()唤醒。
  
• 0号进程的初始化

set_task_stack_end_magic(&init_task);

内核的第一个进程0号进程iinit_task的进程描述符结构体变量的初始化是通过硬编码方式确定下来的,所有其他的进程都是通过do_fork的方式复制父进程来初始化的。

• 进程的创建
  • 用户态创建进程的方法-fork系统调用

    • fork，vfork，clone 都是通过do_fork（）函数创建进程

    • fork函数执行完毕后，如果创建新进程成功，则出现两个进程，一个是子进程，一个是父进程。

    • fork()函数最大的特点就是被调用一次，返回两次
      

    • 父子进程共享内存存储空间

  • do_fork（）函数
    • clone_flags：子进程创建的相关标志，通过此标志对父进程资源进行有选择的复制。
    • **stack_start **：子进程用户态堆栈地址
    • reg：指向pt_regs结构体的指针。（pt_regs结构体中保存的是int指针和SAVE_ALL等压入栈的CPU寄存器的值）
    • **stack_size **：用户栈大小。通常为0.
    • *parent_tidptr： 指向父进程pid的指针
    • ***child_tidptr **：指向子进程pid的指针
  • 

实验部分-跟踪分析进程创建过程

• 删除原有的menu，克隆新的menu
  
• 编译运行出来可以看到fork命令
  
• 按照5.2中的方法，首先启动内核
  
• 在sys_clone，do_fork_,do_task_struct,copy_process,copy_thread,ret_from_fork等处设置断点并继续执行。