进程创建

系统调用

创建进程的系统调用为:fork,vfork,clone，其相对应的系统调用函数为sys_fork,sys_vfork,

sys_clone,这些函数都与体系相关，将用户空间的参数传递给内核空间，然后调用系统独立函数do_fork:

long do_fork(unsigned long clone_flags,unsigned long stack_start,
    struct pt_regs *regs,unsigned long stack_size,
    int __user *parent_tidptr,int __user *child_tidptr)

其中

clone_flags:指明复制的属性，低字节表示当子进程退出时，发送给父进程的信号数量，高字节表示复制的各项参数

stack_start:复制的用户栈起始地址

regs:原始形式的调用参数，这里使用了与体系相关的结构参数，也就是用户传递的参数

stack_size:用户态栈的大小，一般设置为0

parent_tidptr,child_tidptr: 指向用户态，保存父子进程的线程id(tid),是线程库NPTL必不可少的部分。

不同的fork变体，采用不同的标志位，如:

asmlinkage long sys_fork(struct pt_regs *reg)
{
    return do_fork(SIGCHLD,regs->rsp,regs,0,NULL,NULL);
}
asmlinkage long sys_vfork(struct pt_regs *regs)
{
    return do_fork(CLONE_VFORK|CLONE_VM|SIGCHLD,regs->rsp,reg,0,
            NULL,NULL);
}

而sys_clone如下 ：

//regs:接收来自用户传递的参数
asmlinkage long sys_clone(struct pt_regs regs)
{
    unsigned long clone_flags;
    unsigned long newsp;
    int __user *parent_tidptr,*child_tidptr;
    /*将参数转化为具体的系统调用参数，传递给do_fork*/
    clone_flags = regs.ebx;
    newsp = regs.ecx;
    parent_tidptr = (int __user *)regs.edx;
    child_tidptr = (int __user*)regs.edi;
    if(!newsp)
        newsp = regs.esp;
    return do_fork(clone_flags,newsp,&regs,0,parent_tidptr,child_tidptr);
}

do_fork的实现

调用关系图如下：

do_fork主要执行下面的步骤:

1.判断clone_flags，调用copy_process，产生子进程，返回子进程之后，开始判断与进程属性相关的各种标志，然后进行相对应的处理。

2.产生新的pid,如果设置了CLONE_NEWPID,则在父进程的命名空间中分配新的pid,否则生成新的命名空间，返回pid。

nr = (clone_flags & CLONE_NEWPID)?
    //直接从当前进程的命名空间中分配一个pid
    task_pid_nr_ns(p,current->nsproxy->pid_ns):
        task_pid_vnr(p);//

3.是否是创建线程？如果设置了CLONE_PARENT_SETTID，则需要将刚刚获取的nr写到用户的行参中.

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

4.是否设置了CLONE_VFORK标志，如果设置了该标志，则需要初始化相关数据结构

if(clone_flags & CLONE_VFORK) {
        p->vfork_done = &vfork;
        /*vfork类型定义如下:
           struct completion {
            unsigned int done;
            wait_queue_head_t wait;
         }
        */
        init_completion(&vfork);
    }

5.判断CLONE_STOPPED，开始启动任务

if(!(clone_flags & CLONE_STOPPED))
        //放入调度队列，等待运行，防止一直fork，消耗cpu时间
        wake_up_new_task(p,clone_flags);
    else
        p->state = TASK_STOPPED;

6.如果是vfork机制，则父进程开始睡眠，等待子进程退出，这样就能保证两个进程不能使用相同的进程地址空间。

if(clone_flags & CLONE_VFORK) {
        //设置内存访问标志，防止当前进程访问
        freezer_do_not_count();
        wait_for_completion(&vfork);
        //解除访问标志
        freezer_count();
        …...
    }