进程的创建：如何发起一个新项目.pdf

在Linux操作系统中，进程的创建是一个非常核心且复杂的任务。对于系统调用fork的深入理解是掌握进程创建过程的关键。fork是创建新进程的系统调用，它通过复制当前进程来生成一个新的子进程。这个过程中涉及到内核级别的多个操作，包括系统调用的处理、进程结构的复制、内核栈的分配、权限的设置以及进程状态的初始化等。 fork调用在用户态发起后，系统会经过一系列的系统调用处理流程，最终在内核态的系统调用表sys_call_table中定位到对应的系统调用sys_fork。根据定义，sys_fork最终会调用_do_fork函数，它处理了fork调用的核心逻辑。 _do_fork函数首先调用copy_process来复制进程相关的数据结构，这包括task_struct结构体的复制、内核栈的创建、权限凭证的复制等。copy_process函数是进程创建过程中非常关键的一步，它的工作可以分解为以下几个主要部分： 1. 内核栈的创建：copy_process通过调用alloc_thread_stack_node函数来为新进程分配并初始化内核栈。内核栈是每个进程运行时用于存放函数调用的返回地址、局部变量等信息的内存区域。这里使用了__vmalloc_node_range函数分配了一个连续的内存区域，大小为THREAD_SIZE，该区域被赋值给task_struct的stack成员变量。 2. task_struct的复制：系统调用arch_dup_task_struct来复制task_struct结构体，实际上是通过memcpy来复制父进程的task_struct到新分配的内存中。然后，系统为新的task_struct分配一个新的cred结构体，它包含了进程的权限信息。接着，新进程的task_struct中的cred成员被设置为指向新的cred结构体，这确保了新进程具有独立的权限管理。 3. 权限凭证的复制与设置：新进程的权限凭证由copy_creds函数进行复制和设置。copy_creds会分配一个新的struct cred结构体，并从父进程复制权限信息，包括能操作的资源和能被哪些进程操作等。 4. 进程统计量的设置：copy_process还会重新设置进程运行相关的统计量，如用户态时间（utime）、系统态时间（stime）和全局时间（gtime）都被初始化为0。 在Linux内核中，进程的创建主要涉及了进程管理数据结构的复制、内核栈的创建、权限凭证的复制和进程运行状态的初始化。每一步骤都是精心设计，以确保新进程可以作为一个独立的实体，拥有自己的运行环境和权限，同时又继承了父进程的一些特性。这些步骤都是在内核态中完成的，对用户程序是透明的，保证了进程创建的高效性和安全性。 理解和掌握这些知识点，对于进行系统编程、进程间通信和多任务处理等高级操作至关重要。这些知识也是设计和实现操作系统级别的软件，如调度器、进程监控器等系统工具的基础。对于希望深入了解Linux操作系统内核的开发者而言，这些知识点是必须掌握的基础内容。