fork系统调用过程

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本文详细探讨了fork系统调用的工作原理，从内核层面剖析其创建子进程的过程，结合源码分析了如何实现资源复制及上下文切换。通过学习，读者将能够深入理解操作系统中的进程创建机制。

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又是查找资料，又是看源码，折腾了大半天，终于把fork的过程弄完了，但是后面的跟踪状态还不太懂，等具体后面弄清楚了，再加上。

内核是2.6.11版本的。

fork()系统调用：

我们运行一个系统调用时,系统将调用宏指令_syscall0

    #define _syscall0(type,name) \
    type name(void) \
    { \
      register long __a __asm__ ("r10"); \
      register long __n_ __asm__ ("r9") = (__NR_##name); \
      __asm__ __volatile__ (".ifnc %0%1,$r10$r9\n\t" \
                ".err\n\t" \
                ".endif\n\t" \
                "break 13" \
                : "=r" (__a) \
                : "r" (__n_)); \
      if (__a >= 0) \
         return (type) __a; \
      errno = -__a; \
      return (type) -1; \
    }

进而，调用0x80号中断，中断0x80 把调用（控制）传给核心入口地址中的system_call()负责保护所有的寄存器，并检查系统调用是否合法，如果合法那么根据从sys_call_table中找出的偏移量，把控制权转给真正的系统。

当用户调用INT 0x80而进入system_call函数后，首先检查用来存放系统调用编号的eax的值是否超出IDT表的项数NR_syscalls如没有超出的话，就根据eax的值从系统调用表（sys_call_table）中得到对应的系统调用入口，并通过call 指令转入各个具体函数（sys_*）的处理过程。）


对esp和eip进行处理，使其指向内核栈。然后把寄存器eax中的系统调用号入栈。
然后当切换到到内核态后，内核根据系统调用号来查找到对应的系统调用处理例程的
函数名(sys_fork)，从而找到对应的代码入口址。

long sys_fork(void)
{
    long ret;

    current->thread.forking = 1;
        ret = do_fork(SIGCHLD, 0, NULL, 0, NULL, NULL);
    current->thread.forking = 0;
    return(ret);
}

这里面current->thread.forking 记录了进程复制的过程，与复制本身无关。

 sys_fork(void)中调用do_fork()函数。


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


do_fork()中首先通过查找pidmap_array位图,为子进程分配新的pid

long pid = alloc_pidmap();

copy_process复制进程描述符.如果所有必须的资源都是可用的,该函数返回刚创建
的task_struct描述符的地址. 这是创建进程的关键步骤.

struct task_struct *p;
p = copy_process(clone_flags, stack_start, regs, stack_size, parent_tidptr, child_tidptr, pid);

如果父子进程运行在同一个CPU上,并且不能共享同一组页表(CLONE_VM标志被清0).那么,就把子进程插入父进程运行队列.
并且子进程插在父进程之前.这样做的目的是:如果子进程在创建之后执行新程序,就可以避免写时复制机制执行不必要时页面复制.
否则,如果运行在不同的CPU上,或者父子进程共享同一组页表.就把子进程插入父进程运行队列的队尾.