對do_fork的源碼進行了分析，看了好多遍，昨晚又看了一遍，現在能夠自己順下來大致執行過程，比之前理解更深刻。
先解釋一下ptr_err，這在下面會用到。因爲在內核中，有些函數，比如kmalloc是返回指針的，kmalloc是分配內存的，如果分配不到，就返回null指針。有些函數錯誤時，我們在知道它錯了的基礎上還要獲得錯誤碼，在用戶空間，提供了error變量，獲得錯誤碼，在內核中就相應的有ptr_err，很明顯，也是用來獲得錯誤碼的。在do_fork中，copy_process錯誤時，錯誤碼保存在pid中。
do_fork函數的主要作用就是複製原來的進程使其成爲一個新的進程，它完成了整個進程創建中的大部分工作。
Fork、vfork和clone三個系統調用所對應的系統調用服務例程都調用了do_fork()。只是所傳遞的參數不同，導致父進程和子進程在共享資源的程度上不同。fork是全部複製父進程，傳給子進程，所以fork不帶參數。而clone複製部分父進程資源，也就是說複製是有選擇的。vfork準確來說，它創建的是線程而不是進程。並且vfork創建的子進程先於父進程執行。只有子進程執行結束或退出，父進程才被喚醒。
接下來分析do_fork()。
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)
首先解釋以上幾個參數，
clone_flags: 通過clone標誌可以有選擇的對父進程的資源進行復制；fork，vfork和clone就是因爲flag標誌不同才加以區分的。
statck_start：子進程用戶態堆棧的地址；
regs：指向pt_regs結構體的指針。當系統發生系統調用，即用戶進程從用戶態切換到內核態時，該結構體保存通用寄存器中的值，並被存放於內核態的堆棧中；
stack_size：未被使用，通常被賦值爲0；
parent_tidptr：父進程在用戶態下pid的地址，只有在CLONE_PARENT_SETTID標誌被設定時纔有意義；
child_tidptr：子進程在用戶態下pid的地址，和上面的一樣，也是在CLONE_CHILD_SETTID標誌被設定時有意義；
大體執行步驟如下：
1．定義一個task_struct類型的指針p（ struct task_struct *p;），作用：接收子進程所分配的進程描述符（這兒是用copy_process實現的）。爲新進程分配一個pid。分配完畢後，判斷pid是否分配成功，判斷語句如下：
if (pid < 0)
return -EAGAIN;
2． 檢查當前進程是否被跟蹤。
跟蹤與否是看ptrace的值。父進程非0則未被跟蹤。如果父被跟蹤，就得判斷子進程是否被跟蹤。
如果trace爲1，那麼就將跟蹤標誌CLONE_PTRACE加入標誌變量clone_flags中。
if (unlikely(current->ptrace)) {
trace = fork_traceflag (clone_flags);
if (trace)
clone_flags |= CLONE_PTRACE;
}
3． 通過copy_process()創建子進程的描述符，並創建子進程執行時所需的其他數據結構，最終則會返回這個創建好的進程描述符。
|
|
p = copy_process(clone_flags, stack_start, regs, stack_size, parent_tidptr, child_tidptr, pid); |
4． 若copy_process執行不成功，則先釋放已分配的pid，根據ptr_err得到錯誤碼，保存在pid中。
如果成功，則執行如下代碼：
首先定義了一個完成量vfork，如果clone_flags包含CLONE_VFORK標誌，那麼將進程描述符中的vfork_done字段指向這個完成量，之後再對vfork完成量進行初始化。
if (!IS_ERR(p)) {
struct completion vfork;
if (clone_flags & CLONE_VFORK)
{
p->vfork_done = &vfork;
init_completion(&vfork);
}
5． 如果子進程被跟蹤（在父進程被跟蹤的前提下，一般來說父進程是很少被跟蹤的）或者設置了CLONE_STOPPED標誌，就爲子進程增加掛起信號。
具體操作是，將SIGSTOP信號所對應的那一位置1。
if ((p->ptrace & PT_PTRACED) || (clone_flags & CLONE_STOPPED)) {
sigaddset(&p->pending.signal, SIGSTOP);
set_tsk_thread_flag(p, TIF_SIGPENDING);
}
6． 如果子進程未設置CLONE_STOPPED標誌，那麼通過wake_up_new_task函數使得父子進程之一優先運行；否則，將子進程的狀態設置爲TASK_STOPPED。
if (!(clone_flags & CLONE_STOPPED))
wake_up_new_task(p, clone_flags);
else
p->state = TASK_STOPPED;
7． 如果父進程被跟蹤，則將子進程的pid賦值給父進程，存於進程描述符的pstrace_message字段。使得當前進程停止運行，並向父進程的父進程發送SIGCHLD信號。
if (unlikely (trace)) {
current->ptrace_message = pid;
ptrace_notify ((trace << 8) | SIGTRAP);
}
8． 如果CLONE_VFORK標誌被設置，則通過wait操作將父進程阻塞，直至子進程調用exec函數或者退出。（這兒顯示的就是vfork的作用）
if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
wait_for_completion(&vfork);
if (unlikely (current->ptrace & PT_TRACE_VFORK_DONE))
ptrace_notify ((PTRACE_EVENT_VFORK_DONE << 8) | SIGTRAP);
}
最後： 返回pid。
這也是fork系統調用時父進程會返回子進程pid的原因。
看完do_fork首先明白了父進程爲什麼返回子進程的pid，之前只是被動接受父進程是返回子進程的pid，現在能夠理解這樣的原因。在這之前也只是直接調用，就像之前編fork程序，就幾行程序。看了fork的源代碼，才知道操作系統做了多少，遠遠比想象中多，雖然只是明白了do_fork的大致流程，有些細節，以及這之中調用的函數，如copy_process函數，還沒看明白，但是每一次看都會比之前理解的更深刻。