作业信息
| 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 | <分析Linux内核创建一个新进程的过程> |
| 作业正文 | 2020-2021-1Linux内核原理与分析第七周作业 |
一、实验：分析Linux内核并创建一个新进程的过程
1、首先给MenuOS添加一个fork命令，该命令调用了linux内核中的fork系统调用。
2、启动gdb测试并设置断点
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -S -s
file linux-3.18.6/vmlinux
target remote:1234
b sys_clone
b do_fork
b dup_task_struct
b copy_process
b copy_thread
b ret_from_fork
3、开始调试
4、测试结果
这里执行到dup_task_struct（）
学习到的知识
1、操作系统内核实现操作系统的三大管理功能：进程管理，内核管理和文件系统，其中最核心的功能是进程管理。
2、操作系统原理中进程状态与实际内核中运行状态的不同
在操作系统原理中，会将进程分为创建、就绪、执行、阻塞、终结五个状态，但通过本章的学习，发现在实际的linux内核中，进程创建之后就处于就绪态，内核讲就绪态与运行态的进程状态都表示为TASK_RUNNING，就绪态和运行态的区别就是是否占用CPU，占用CPU的就绪态进程就是运行态。在内核中，阻塞态也细分为不同的阻塞状态，TASK_INTERRUPIBLE和TASK_UNINTERRUPTIBLE是其中的两个状态，两者的区别是前一个可以被信号和wake_up唤醒，而后者只能被wake_up唤醒。
3、linux进程状态相关
经过查阅资料，了解到linux中进程有以下状态
R(TASK_RUNNING)，可执行状态。只有在该状态的进程才可能在CPU上运行。而同一时刻可能有多个进程处于可执行状态，这些进程的task_struct结构（进程控制块）被放入对应CPU的可执行队列中（一个进程最多只能出现在一个CPU的可执行队列中）。进程调度器的任务就是从各个CPU的可执行队列中分别选择一个进程在该CPU上运行。很多操作系统教科书将正在CPU上执行的进程定义为RUNNING状态、而将可执行但是尚未被调度执行的进程定义为READY状态，这两种状态在linux下统一为 TASK_RUNNING状态。
S(TASK_INTERRUPTIBLE)，可中断的睡眠状态。处于这个状态的进程因为等待某某事件的发生（比如等待socket连接、等待信号量），而被挂起。这些进程的task_struct结构被放入对应事件的等待队列中。当这些事件发生时（由外部中断触发、或由其他进程触发），对应的等待队列中的一个或多个进程将被唤醒。
D(TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中断的睡眠状态。与TASK_INTERRUPTIBLE状态类似，进程处于睡眠状态，但是此刻进程是不可中断的。不可中断，指的并不是CPU不响应外部硬件的中断，而是指进程不响应异步信号。
T(TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，暂停状态或跟踪状态。向进程发送一个SIGSTOP信号，它就会因响应该信号而进入TASK_STOPPED状态（除非该进程本身处于TASK_UNINTERRUPTIBLE状态而不响应信号）。（SIGSTOP与SIGKILL信号一样，是非常强制的。不允许用户进程通过signal系列的系统调用重新设置对应的信号处理函数。）向进程发送一个SIGCONT信号，可以让其从TASK_STOPPED状态恢复到TASK_RUNNING状态。
Z(TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE)，退出状态，进程成为僵尸进程。进程在退出的过程中，处于TASK_DEAD状态。在这个退出过程中，进程占有的所有资源将被回收，除了task_struct结构（以及少数资源）以外。于是进程就只剩下task_struct这么个空壳，故称为僵尸。
X(TASK_DEAD - EXIT_DEAD)，退出状态，进程即将被销毁。而进程在退出过程中也可能不会保留它的task_struct。比如这个进程是多线程程序中被detach过的进程（进程？线程？参见《linux线程浅析》）。或者父进程通过设置SIGCHLD信号的handler为SIG_IGN，显式的忽略了SIGCHLD信号。（这是posix的规定，尽管子进程的退出信号可以被设置为SIGCHLD以外的其他信号。）此时，进程将被置于EXIT_DEAD退出状态，这意味着接下来的代码立即就会将该进程彻底释放。所以EXIT_DEAD状态是非常短暂的，几乎不可能通过ps命令捕捉到。