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内核进程的复制

在通过fork系统调用创建进程时,最终会进入内核的do_fork函数,这个函数的大部分工作都是进程的复制,就是把大部分工作都委托给函数copy_process函数来完成。本博文主要讨论进程的复制工作。

下面分成几个段,所在代码包含了整个copy_process函数

一,标志检查

[cpp] 
static struct task_struct *copy_process(unsigned long clone_flags, 
                    unsigned long stack_start, 
                    struct pt_regs *regs, 
                    unsigned long stack_size, 
                    int __user *child_tidptr, 
                    struct pid *pid) 

    int retval; 
    struct task_struct *p; 
    int cgroup_callbacks_done = 0; 
 
    if ((clone_flags & (CLONE_NEWNS|CLONE_FS)) == (CLONE_NEWNS|CLONE_FS)) 
        return ERR_PTR(-EINVAL); 
 
    /*
     * Thread groups must share signals as well, and detached threads
     * can only be started up within the thread group.
     */ 
    if ((clone_flags & CLONE_THREAD) && !(clone_flags & CLONE_SIGHAND)) 
        return ERR_PTR(-EINVAL); 
 
    /*
     * Shared signal handlers imply shared VM. By way of the above,
     * thread groups also imply shared VM. Blocking this case allows
     * for various simplifications in other code.
     */ 
    if ((clone_flags & CLONE_SIGHAND) && !(clone_flags & CLONE_VM)) 
        return ERR_PTR(-EINVAL); 
 
    retval = security_task_create(clone_flags); 
    if (retval) 
        goto fork_out; 
 这是函数的开始部分,先进行传入的参数检查,主要是:
如果创建进程的时候,要求创建一个新的命名空间(CLONE_NEWNS),并且同时要求与父进程共享所有的文件系统信息(CLONE_FS),这是不允许的。此时是要求共享其文件系统。
在用CLONE_THREAD标志时,必须使用CLONE_SIGHAND标志,后者表示共享相同的信号处理表。
在使用CLONE_SIGHAND标志时,必须使用CLONE_VM标志,后者表示子进程和你进程共享虚拟地址空间,也只有这个时候,才能提供共享的信号处理程序。
二,建立副本
[cpp] 
    retval = -ENOMEM; 
    p = dup_task_struct(current); 
<span>  </span>if (!p) 
<span>      </span>goto fork_out; 
 dup_task_struct用来建立父进程的副本,函数如下:
[cpp]
static struct task_struct *dup_task_struct(struct task_struct *orig) 

    struct task_struct *tsk; 
    struct thread_info *ti; 
    int err; 
 
    prepare_to_copy(orig); 
 
    tsk = alloc_task_struct(); 
    if (!tsk) 
        return NULL; 
 
    ti = alloc_thread_info(tsk); 
    if (!ti) { 
        free_task_struct(tsk); 
        return NULL; 
    } 
 
    *tsk = *orig;//将父进程的内容填充新的进程 
    tsk->stack = ti; 
 
    err = prop_local_init_single(&tsk->dirties); 
    if (err) { 
        free_thread_info(ti); 
        free_task_struct(tsk); 
        return NULL; 
    } 
 
    setup_thread_stack(tsk, orig); 
 
#ifdef CONFIG_CC_STACKPROTECTOR 
    tsk->stack_canary = get_random_int(); 
#endif 
 
    /* One for us, one for whoever does the "release_task()" (usually parent) */ 
    atomic_set(&tsk->usage,2);//使用计数器置为2,表示当前进程描述符处于活动状态。 
    atomic_set(&tsk->fs_excl, 0); 
#ifdef CONFIG_BLK_DEV_IO_TRACE 
    tsk->btrace_seq = 0; 
#endif 
    tsk->splice_pipe = NULL; 
    return tsk; 

调用alloc_task_struct为新进程分配进程结构,返回tsk指针。
为新的进程分配一个核心态栈,也就是tsk->stack。栈和thread_info一同保存在一个联合结构中。thread_info用于保存进程所需的特定于处理器的底层信息,定义如下:
[cpp]
struct thread_info { 
    struct task_struct  *task;      /* 不前的主进程 */ 
    unsigned long       flags; 
    struct exec_domain  *exec_domain;   /* 执行区间 */ 
    int         preempt_count;  /* 内核抢占所需的一个计数器*/ 
    __u32 cpu; /* 进程正在其上执行的CPU数目 */ 
    struct restart_block    restart_block;//用于实现信号机制 
}; 

而进程的栈和thread_info的联合体定义如下:
[cpp] 
union thread_union { 
    struct thread_info thread_info; 
    unsigned long stack[THREAD_SIZE/sizeof(long)]; 
}; 
在分配了栈后,调用setup_thread_stack确定栈内的布局。这个函数完成的操作是:把父进程的thread_info(进程描述结构)值复制给tsk的进程描述结构。然后将tsk的进程描述符中的task域改为tsk。
[cpp]
#define task_thread_info(task)  ((struct thread_info *)(task)->stack) 
 
static inline void setup_thread_stack(struct task_struct *p, struct task_struct *org) 

    *task_thread_info(p) = *task_thread_info(org); 
    task_thread_info(p)->task = p; 

在执行完setup_thread_stack之后,父子进程除了stack的指针之外是完全一样的。
三,检查进程数创建限制
[cpp]
    rt_mutex_init_task(p);//互斥锁初始化 
 
#ifdef CONFIG_TRACE_IRQFLAGS 
    DEBUG_LOCKS_WARN_ON(!p->hardirqs_enabled); 
    DEBUG_LOCKS_WARN_ON(!p->softirqs_enabled); 
#endif 
    retval = -EAGAIN; 
    if (atomic_read(&p->user->processes) >= 
            p->signal->rlim[RLIMIT_NPROC].rlim_cur) { 
     

补充:软件开发 , C++ ,
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