中科大软院linux实验

printf("I am child process,my pid is %d,返回值 is %d\n",getpid(),id); else printf("I am parent process,my pid is %d,返回值 is %d\n",getpid(),id); } } return 0; }
if (!(clone_flags & CLONE_STOPPED)) wake_up_new_task(p, clone_flags); else __set_task_state(p, TASK_STOPPED); 上述代码表示：如果没有设置 CLONE_STOPPED 标志，就立刻唤醒新进程，否则就设置该进 程的运行状态为 TASK_STOPPED。
运行结果如下：其中，fork 返回值分别是：0（子进程），1933（父进程）
ustc@ubuntu:~$ ./fok I am child process,my process id is 1933 The return number is 0 I am parent process,my process id is 1829 The return number is 1933 b)编写另外一个程序：连续 3 次调用 fork，然后让子进程和父进程分别输出 fork 的返回值 和各自的 pid，说明一共创建了几个进程？画出进程之间的创建关系。（进程使用 pid 来标 识） #include<unistd.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<sys/types.h> int main() { int id,i; for(i=1;i<4;i++) { id=fork(); wait(); if(id==-1) printf("Failed!"); else { if(id==0)
if (unlikely (trace)) { current->ptrace_message = nr; ptrace_notify ((trace << 8) | SIGTRAP); }
1.从用户态体验进程的创建
程序如下：
a)使用 c 语言编写一段用户程序：调用 fork 创建一个子进程，然后子进程和父进程分别输出 fork 的返回值。 #include<unistd.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<sys/types.h> int main() { int pid; pid=fork(); wait(); if(pid==-1) printf("Failed!"); else if(pid==0) {printf("I am child process,my process id is %d\n",getpid()); printf("The return number is %d\n",pid); exit(0); } else{ printf("I am parent process,my process id is %d\n",getppid()); printf("The return number is %d\n",pid); } }
long do_fork(unsigned long clone_flags, unsigned long stack_start, struct pt_regs *regs, unsigned long stack_size, int __user *parent_tidptr, int __user *child_tidptr) 其中 clone_flags 是一个标志集合，用来指定控制复制过程的一些属性。stack_start 是用户状态 下栈的起始地址。regs 是一个指向寄存器集合的指针。stack_size 是用户状态下栈的大小。 parent_tidptr 和 child_tidptr 是指向用户空间中地址的两个指针，分别指向父子进程的 TID。 do_fork 函数主要部分分为：copy_process,确定 PID，wake_up_new_task，设置 clone_vfork。 部分代码分析： if (unlikely(current->ptrace)) { trace = fork_traceflag (clone_flags); if (trace) clone_flags |= CLONE_PTRACE; } 以上代码的作用是：判断当前进程是否处于被跟踪状态。如果当前进程处于被跟踪调试状态，调 用 fork_tracflag 获得 clone_flags 所要求的跟踪方式编码，如果这个编码不为 0 说明父进程在跟踪 当前进程的情况下还想继续跟踪当前进程创建的子进程。然后更新 clone_flags，为下一步标志子进 程也要被跟踪做准备。 p = copy_process(clone_flags, stack_start, regs, stack_size, child_tidptr, NULL); copy_process 是 do_fork 的主要部分（后面再详细分析 copy_process）。它返回新创建的 进程的 task_struct 结构体指针 p，新创建的 task_struct 是父进程的一份拷贝。 if (!IS_ERR(p)) { struct completion vfork; nr = task_pid_vnr(p); if (clone_flags & CLONE_PARENT_SETTID) put_user(nr, parent_tidptr); if (clone_flags & CLONE_VFORK) { p->vfork_done = &vfork; init_completion(&vfork); } 如果 copy_process 函数返回的地址落在合法的地址里面，通过调用 task_pid_vnr(p)获得它 的局部 pid 并且更新新创建的子进程的 pid 命名空间。再通过 put_user 函数将子进程的 pid 写入到 父进程的局部变量中，这样父进程就可以找到新创建的子进程了。再判断，如果执行的是 vfork()， 那么就设置 p 的 vfork_done 指向刚刚分配的 vfork 结构（CLONE_VFORK 的含义是把子进程插 入等待队列，并挂起父进程，直到子进程执行结束或执行新的程序才唤醒父进程）。然后初始化 vfork 结构的各个成员。执行下列代码： if ((p->ptrace & PT_PTRACED) || (clone_flags & CLONE_STOPPED)) { sigaddset(&p->pending.signal, SIGSTOP); set_tsk_thread_flag(p, TIF_SIGPENDING); } 如果进程 p 处于被跟踪状态，或者要求将进程 p 的起始状态设置为暂停状态，在新建进程处理链 表中添加信号 SIGSTOP，并设置进程的信号处理标记 TIF_SIGPENDING，这样在进程获得处理 器时会立即处理信号 SIGSTOP，此时进程会立即放弃处理器进入睡眠状态。
接着，如果进程处于被监视状态，那么把子进程的 pid 放入当前进程的 ptrace_message，这 样跟踪进程就可以通过这个字段对新的子进程进行访问了。
if (clone_flags & CLONE_VFORK) { freezer_do_not_count(); wait_for_completion(&vfork); freezer_count(); if (unlikely (current->ptrace & PT_TRACE_VFORK_DONE)) { current->ptrace_message = nr; ptrace_notify ((PTRACE_EVENT_VFORK_DONE << 8) | SIGTRAP); } }
运行结果如下：
ustc@ubuntu:~$ ./fk I am child process,my pid is 3376,返回值 is 0 I am child process,my pid is 3377,返回值 is 0 I am child process,my pid is 3378,返回值 is 0 I am parent process,my pid is 3377,返回值 is 3378 I am parent process,my pid is 3376,返回值 is 3377 I am child process,my pid is 3379,返回值 is 0 I am parent process,my pid is 3376,返回值 is 3379 I am parent process,my pid is 3375,返回值 is 3376 I am child process,my pid is 3380,返回值 is 0 I am child process,my piห้องสมุดไป่ตู้ is 3381,返回值 is 0 I am parent process,my pid is 3380,返回值 is 3381 I am parent process,my pid is 3375,返回值 is 3380 I am child process,my pid is 3382,返回值 is 0 I am parent process,my pid is 3375,返回值 is 3382
分析可知总共创建了八个进程。进程之间的创建关系如下图所示。
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2.对 linux 中进程的创建进行分析，提交分析报告。
Linux 提供了几个系统调用 fork,vfork,clone 用来创建新进程，其中，clone 创建轻量级进程， 必须指定要共享的资源，exec 系统调用执行一个新程序，exit 系统调用终止进程。 在 arch\x86\kernel\process_32.c 文件中，我们可以看到 fork,vfork,clone 的定义，如下所 示。 asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs regs) { return do_fork(SIGCHLD, regs.sp, &regs, 0, NULL, NULL); } asmlinkage int sys_clone(struct pt_regs regs) { unsigned long clone_flags; unsigned long newsp; int __user *parent_tidptr, *child_tidptr; clone_flags = regs.bx; newsp = regs.cx; parent_tidptr = (int __user *)regs.dx; child_tidptr = (int __user *)regs.di; if (!newsp) newsp = regs.sp; return do_fork(clone_flags, newsp, &regs, 0, parent_tidptr, child_tidptr); } asmlinkage int sys_vfork(struct pt_regs regs) { return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs.sp, &regs, 0, NULL, NULL); } 不论是 fork,vfork 还是 clone，在内核中最终都调用了 do_fork。可以看到 do_fork 是进程创 建的基础。在.\linux\kernel\fork.c 内找到 do_fork 函数，并进行分析。