linux0.11---fork.c函數(shù)分析

1 功能描述 
  fork()系統(tǒng)調(diào)用用于創(chuàng)建子進(jìn)程，Linux中所有的進(jìn)程都是進(jìn)程0的子進(jìn)程。

    copy_process()函數(shù)用于創(chuàng)建并復(fù)制進(jìn)程代碼段和數(shù)據(jù)段以及環(huán)境，在進(jìn)程復(fù)制的過程中，工作主要牽涉到進(jìn)程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中信息的設(shè)置。
    系統(tǒng)首先為新建進(jìn)程在主內(nèi)存區(qū)申請一頁內(nèi)存來存放任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息，并復(fù)制當(dāng)前進(jìn)程任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的所有內(nèi)容作為新進(jìn)程任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的模板。
    隨后對已經(jīng)復(fù)制的任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容進(jìn)行修改。把當(dāng)前進(jìn)程設(shè)置為新進(jìn)程的父進(jìn)程，清除信號位圖并復(fù)位新進(jìn)程的各個統(tǒng)計(jì)值。接著根據(jù)當(dāng)前進(jìn)程環(huán)境設(shè)置新進(jìn)程任務(wù)狀態(tài)段TSS中各個寄存器的值，新建進(jìn)程內(nèi)核態(tài)堆棧指針tss.esp0被設(shè)置成為任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所在內(nèi)存頁面的頂端，而tss.ss0被設(shè)置為內(nèi)核數(shù)據(jù)段選擇符。
  每當(dāng)任務(wù)進(jìn)入內(nèi)核態(tài)運(yùn)行的時候，其內(nèi)核態(tài)堆棧指針初始位置不變，均為任務(wù)數(shù)據(jù)所在頁面的頂端。

  2源代碼分析

   

 #include <errno.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <asm/segment.h>
#include <asm/system.h>

extern void write_verify(unsigned long address) ;
long last_pid = 0; //最新進(jìn)程號，其值會由get_empty_process生成
void verify_area(void * addr ,  int size)
{
   unsigned long start ;
   start = (unsigned long) addr ;
   size += start & 0xfff ;
   start &= 0xfffff000 ;
   start += get_base(current->ldt[2]) ;
   while(size > 0){
     size -= 4096 ;  
     write_verify(start) ;
     start += 4096 ;
   }
}

//該函數(shù)為新的進(jìn)程在線性地址空間中設(shè)置新的代碼段和數(shù)據(jù)段基地址和限長
int copy_mem(int nr , struct task_struct * p)
{
   unsigned long old_data_base , new_data_base , data_limit ;
   unsigned long old_code_base , new_code_base , code_limit ;
   code_limit = get_limit(0x0f) ;
   data_limit = get_limit(0x17) ;
   old_code_base = get_base(current->ldt[1]) ;
   old_data_base = get_base(current->ldt[2]) ;
   if(old_code_base != old_data_base)
     panic("We donot support seperate ID") ;
   if(data_limit < code_limit) 
     panic("Bad data_limit") ;

   new_data_base = new_code_base = nr * 0x4000000 ; //nr * 64MB
   p->start_code = new_code_base ;
   set_base(p->ldt[1] , new_code_base) ;
   set_base(p->ldt[2] , new_data_base) ;
   if(copy_page_tables(old_data_base , new_data_base , data_limit))
    {
      free_page_tables(new_data_base , data_limit) ;
      return -ENOMEM ;

    }
    return 0 ;   
}

//下面是主要的fork程序，負(fù)責(zé)復(fù)制系統(tǒng)進(jìn)程信息
//并且設(shè)置必要的寄存器，還整個地復(fù)制數(shù)據(jù)段

int copy_process(int nr , long ebp , long edi , long esi , long gs , long none ,
 long ebx , long ecx , long edx , long fs , long es , long ds , long eip ,
long cs , long eflags , long esp , long ss)
{
  struct task_struct * p ;
  int i ;
  struct file * f ;
  p = (struct task_struct *) get_free_page() ;
  if(!p)
    return -EAGAIN ;
  task[nr] = p ;       
  *p = * current ; //并不是指針的賦值 ，而是直接申請了一個空間 
  //下面開始修改任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的值
  p->state = TASK_UNINTERRUPTIBLE ; 
  p->pid = last_pid ;
  p->father = current->pid ;
  p->counter = p->priority ;//設(shè)置時間片
  p->signal = 0 ;   //信號位圖置0
  p->alarm = 0 ; //報(bào)警定時器值
  p->leader = 0 ;//進(jìn)程的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)
  p->utime = p->stime = 0 ; //用戶態(tài)號和心態(tài)的運(yùn)行時間
  p->cutime = p->cstime = 0 ;//子進(jìn)程用戶態(tài)和和核心態(tài)的運(yùn)行時間  
  p->start_time = jiffies ; //進(jìn)程當(dāng)前的運(yùn)行時間
  

  p->tss.back_link = 0  ;
  p->tss.esp0 = PAGE_SIZE + (long) p ; //任務(wù)內(nèi)核態(tài)棧指針
  p->tss.ss0 = 0x10 ;       //內(nèi)核態(tài)的段選擇符，與數(shù)據(jù)段選擇符相同
  p->tss.eip = eip  ;
  p->tss.eflags = eflags ; 
  p->tss.eax = 0 ; //這是當(dāng)fork()調(diào)用返回時 新進(jìn)程會返回0的原因
  p->tss.ecx = ecx ;
  p->tss.edx = edx ;
  p->tss.ebx = ebx ; 
  p->tss.esp = esp ;
  p->tss.ebp = ebp ;
  p->tss.esi = esi ;
  p->tss.edi = edi ;
  p->tss.es = es & 0xffff ;
  p->tss.cs = cs & 0xffff ;
  p->tss.ss = ss & 0xffff ;
  p->tss.ds = ds & 0xffff ;
  p->tss.fs = fs & 0xffff ;
  p->tss.gs = gs & 0xffff ;
  p->tss.ldt = _LDT(nr) ;  
  p->tss.trace_bitmap = 0x80000000 ;
  

  if(last_task_used_math == current)
   __asm__("clts ; fnsave %0" ::"m"(p->tss.i387)) ;
  //接下來復(fù)制進(jìn)程頁表，即在線性地址空間設(shè)置新任務(wù)代碼段和數(shù)據(jù)段描述符中的基地址和限長，并復(fù)制頁表。  
  if(copy_mem(nr , p)){
    task[nr] = NULL ;
    free_page((long)p) ;
    return -EAGAIN ;
  }

  //如果父進(jìn)程中有些文件是打開的，則將對應(yīng)文件的打開次數(shù)加1 ,因?yàn)樽舆M(jìn)程會共享父進(jìn)程打開的這些文件
  for(i = 0 ; i < NR_OPEN ; i++)  
    if(f = p->filp[i])
     f->f_count++ ;
  if(current->pwd)
     current->pwd->i_count++ ;
  if(current->root)
    current->root->i_count++ ;
  if(current->executable)
    current->executable->i_count++ ;

  //最后在GDT表中設(shè)置新任務(wù)TSS段和LDT段描述符
  set_tss_desc(gdt + (nr<<1) + FIRST_TSS_ENTRY , &(p->tss)) ;
  set_ldt_desc(gdt + (nr<<1) + FIRST_LDT_ENTRY , &(p->ldt)) ;
  p->state = TASK_RUNNING ;  
   
  return last_pid ;
}

//為新進(jìn)程取得不重復(fù)的進(jìn)程號last_pid ,函數(shù)返回在任務(wù)數(shù)組中的任務(wù)號
 int find_empty_process(void)
{
  int i ; 
  repeat:
    if((++last_pid) < 0) last_pid = 1 ;
    for(i = 0 ; i < NR_TASKS ; i++)
       if(task[i] && task[i]->pid == last_pid)
           goto repeat ;

    for(i = 1 ; i < NR_TASKS ; i++)  
       if(!task[i])
          return i ;

    return -EAGAIN ; 
}

  

posted on 2010-11-08 19:48 kahn 閱讀(1042) 評論(0)  編輯 收藏 引用