20135202闫佳歆--week6 进程的描述与创建--学习笔记

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week 6 进程的描述与创建

一、进程的描述

1.进程控制块task_struct

2.进程描述符task_struct数据结构

struct task_struct {
volatile long state;    /* 进程状态 -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
void *stack;    /* 进程的内核堆栈 */
atomic_t usage;
unsigned int flags; /* 每个进程的标识符 */
unsigned int ptrace;

/ #ifdef CONFIG_SMP   // 条件编译，SMP多处理器相关

……
int on_rq   // 运行队列相关，下面几行是进程队列和调度相关。
……

struct list_head tasks  // 进程链表

……

next_task
prev_task   // 对进程链表的管理

tty_struct  // 控制台

fs_struct   // 文件系统
struct files_struct *files; // 打开的文件描述符列表

file_struct // 打开的文件描述符

mm_struct   // 内存管理描述
struct mm_struct *mm, *active_mm;   // 地址空间，内存管理。

signal_struct   // 进程间通信、信号描述

struct list_head ptraced    // 调试用

utime
stime   // 进程时间相关

pid_t pid;
pid_t tgid; //用来标识进程的。

二、进程的创建

1.进程的创建概览及fork一个进程的用户态代码

#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");
}
}

2.理解进程创建过程复杂代码的方法

err = arch_dup_task_struct(tsk, orig);

ti = alloc_thread_info_node(tsk, node);
tsk->stack = ti;
setup_thread_stack(tsk, orig); //这里只是复制thread_info，而非复制内核堆栈

*childregs = *current_pt_regs(); //复制内核堆栈
childregs->ax = 0; //为什么子进程的fork返回0，这里就是原因！

p->thread.sp = (unsigned long) childregs; //调度到子进程时的内核栈顶
p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork; //调度到子进程时的第一条指令地址

copy_process
里面有：
dup_task_struct // 复制pcb
alloc_thread_info_node  // 创建了一个页面，其实就是实际分配内核堆栈空间的效果。
setup_thread_stack  // 把thread_info的东西复制过来

然后是大量的修改内容，将子进程初始化。

※copy_thread
copy_thread时都做了什么？
堆栈相关的一些内容
当前进程（父进程）的内核堆栈的栈底拷贝过来
赋值ip，sp……

3.创建的新进程是从哪里开始执行的

*childregs = *current_pt_regs(); //复制内核堆栈
childregs->ax = 0; //为什么子进程的fork返回0，这里就是原因！

p->thread.sp = (unsigned long) childregs; //调度到子进程时的内核栈顶
p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork; //调度到子进程时的第一条指令地址

4.使用gdb跟踪创建新进程的过程

rm menu -rf
git clone http://github.com/mengning/menu.git   # 更新Menu
cd menu
mv test_fork.c test.c   # 把test.c覆盖掉
make rootfs

执行fork，可以看到父进程子进程都输出了信息。

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

gdb

file linux-3.18.6/vmlinux
target remote:1234

// 设置断点
b sys_clone # 因为fork实际上是执行的clone
b do_fork
b dup_task_struct
b copy_process
b copy_thread
b ret_from_fork

c
n
……

tsk->stack = ti;    //把内核堆栈的地址赋给它

//把内核堆栈压栈的空间地址找到，初始化
sturct pt_regs *childregs = task_pg_regs(p);

//把当前进程的内核堆栈的压的寄存器赋值到子进程中来。
*childregs = *current_pt_regs();
childregs->ax = 0;

//设置子进程被调度的ip，即子进程的起点
p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;

jmp syscall_exit;   //这之后就跟踪不到了。