2024-2025-1 20242828 《Linux内核原理与分析》第七周作业

2024-2025-1 20242828 《Linux内核原理与分析》第七周作业

分析 Linux 内核创建一个新进程的过程

实验内容

• 阅读理解 task_struct 数据结构 https://github.com/torvalds/linux/blob/v3.18-rc6/include/linux/sched.h#L1235；

• 分析 fork 函数对应的内核处理过程 sys_clone，理解创建一个新进程如何创建和修改 task_struct 数据结构；

• 使用 gdb 跟踪分析一个 fork 系统调用内核处理函数 sys_clone ，验证您对 Linux 系统创建一个新进程的理解,推荐在实验楼 Linux 虚拟机环境下完成实验。

• 特别关注新进程是从哪里开始执行的？为什么从那里能顺利执行下去？即执行起点与内核堆栈如何保证一致。

fork()：

• 它用于创建一个新的进程，称为子进程，而调用 fork 的进程称为父进程。
• 这个新创建的子进程是父进程的副本，拥有相同的代码和几乎相同的内存，但有自己独立的执行路径。

实验步骤：

1、打开实验楼的虚拟机，进入LinuxKernrl，删除原有的menu，重新克隆menu

git clone http://github.com/mengning/menu.git

2、进入menu目录，用test_fork.c覆盖test.c

3、输入make roofts命令进入MenuOS，并使用help查看现有的命令

4、回到LinuxKernel目录，启动内核

cd LinuxKernel   //返回LinuxKernel目录
qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S  //启动内核

5、打开另一个终端，LinuxKernel进入目录，启动gdb，加载内核，建立连接

file linux-3.18.6/vmlinux
target remote:1234 //建立连接

6、在sys_clone、do_fork、dup_task_struct、copy_process、copy_thread、ret_from_fork处设置断点

7、执行程序，使其停留在do_fork、dup_task_struct,最后进入dup_task_struct

在 Linux 系统中，可以通过调用系统调用 fork() 来创建新进程。fork() 是一个关键的系统调用，它的作用是创建一个当前进程的副本，即“子进程”。这个子进程会继承父进程的所有内容，包括变量、环境、打开的文件描述符等。

具体流程

• 当一个进程调用 fork() 时，操作系统会为新进程分配一块新的地址空间，复制父进程的内容到子进程中。
• fork()会返回两次：
  • 在父进程中返回子进程的 PID（进程ID），这有助于父进程区分子进程并进行进程控制。
  • 在子进程中返回 0，这样子进程可以识别出自己是子进程而非父进程。