窺探 kernel，just for fun --- do_fork

本系列文章由張同浩編寫，轉載請註明出處：http://blog.csdn.net/muge0913/article/details/7479451

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在上次的文章中詳細的介紹了幾個系統調用，它們最終都是調用了do_fork來實現進程的創建。do_fork主要完成了進程描述符的創建和pid的創建，以及進程描述符的拷貝。

本系列文章所用源碼均來自2.6.38.

源碼分析如下：

/*
 *  Ok, this is the main fork-routine.
 *
 * It copies the process, and if successful kick-starts
 * it and waits for it to finish using the VM if required.
 */
  /*這部分代碼是在2.6.38中實現的*/
/*參數clone_flags由兩部分組成，最低的一個字節爲信號掩碼，用於指定子進程退出時
*子進程向父進程發出的信號，通過sys_fork和sys_vfork知道它們的信號就是SIGCHLD，而
*clone由用戶自己決定。對於第二部分表示資源和特性標誌位，fork爲0，vfork爲CLONE_VFORK和CLONE_VM
*而clone由用戶自己定義。
*/
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)
{
    /*定義一個進程描述符*/
    struct task_struct *p;
    int trace = 0;
    long nr;//子進程號

    /*
     * Do some preliminary argument and permissions checking before we
     * actually start allocating stuff
     */
    /*
    *一些必要的檢查工作，我們會發現在sys_fork,sys_vfork,kernel_thread中都沒有傳遞CLONE_NEWUSER可見
    *以下這些代碼沒有執行，這個檢查主要是爲sys_clone使用的。
    */
    if (clone_flags & CLONE_NEWUSER) {
        if (clone_flags & CLONE_THREAD)//跟蹤標誌被設置，出錯。
            return -EINVAL;
        /* hopefully this check will go away when userns support is
         * complete
         */
        if (!capable(CAP_SYS_ADMIN) || !capable(CAP_SETUID) ||
                !capable(CAP_SETGID))
            return -EPERM;
    }

    /*
     * We hope to recycle these flags after 2.6.26
     */
     /*這些代碼也是就一些檢查工作*/
    if (unlikely(clone_flags & CLONE_STOPPED)) {
        static int __read_mostly count = 100;

        if (count > 0 && printk_ratelimit()) {
            char comm[TASK_COMM_LEN];

            count--;
            printk(KERN_INFO "fork(): process `%s' used deprecated "
                    "clone flags 0x%lx\n",
                get_task_comm(comm, current),
                clone_flags & CLONE_STOPPED);
        }
    }

    /*
     * When called from kernel_thread, don't do user tracing stuff.
     */
    if (likely(user_mode(regs)))
        trace = tracehook_prepare_clone(clone_flags);

    /*copy_process來完成具體進程的創建，在系統資源豐富的條件下，來完成進程描述符的拷貝，當然進程號不同*/
    p = copy_process(clone_flags, stack_start, regs, stack_size,
             child_tidptr, NULL, trace);
    /*
    *調用完copy_process後如果沒有指定CLONE_STOPPED就會調用下面的wake_up_new_task把新建的進程放到
    *運行隊列中。如果父子進程在同一個cpu中運行，且在沒有設置CLONE_VM標誌，則會採用寫實複製技術，把子進程放到
    *父進程的前面，如果子進程調用了exec就會避免一系列不必要的複製操作。
    */
    /*
     * Do this prior waking up the new thread - the thread pointer
     * might get invalid after that point, if the thread exits quickly.
     */
     /*IS_ERR()判斷p是否正確*/
    if (!IS_ERR(p)) {
        /*進程描述符創建成功後，根據clone_flags來設置進程狀態*/
        struct completion vfork;

        trace_sched_process_fork(current, p);

        nr = task_pid_vnr(p);

        /*
        *在sys_fork,sys_vfork,kernel_thread中沒有CLONE_PARENT_SETTID且parent_tidptr=NULL
        *爲sys_clone使用
        */
        if (clone_flags & CLONE_PARENT_SETTID)
            put_user(nr, parent_tidptr);

        /*
        *sys_fork 或 sys_clone檢查的,如果設置了就把父進程放進等待隊列中
        */
        if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
            p->vfork_done = &vfork;
            init_completion(&vfork);
        }

        audit_finish_fork(p);
        tracehook_report_clone(regs, clone_flags, nr, p);

        /*
         * We set PF_STARTING at creation in case tracing wants to
         * use this to distinguish a fully live task from one that
         * hasn't gotten to tracehook_report_clone() yet.  Now we
         * clear it and set the child going.
         */
        p->flags &= ~PF_STARTING;

        if (unlikely(clone_flags & CLONE_STOPPED)) {
            /*
             * We'll start up with an immediate SIGSTOP.
             */
            sigaddset(&p->pending.signal, SIGSTOP);
            set_tsk_thread_flag(p, TIF_SIGPENDING);
            __set_task_state(p, TASK_STOPPED);
        } else {
            wake_up_new_task(p, clone_flags);
        }

        tracehook_report_clone_complete(trace, regs,
                        clone_flags, nr, p);

        if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
            freezer_do_not_count();
            wait_for_completion(&vfork);//等待隊列
            freezer_count();
            tracehook_report_vfork_done(p, nr);
        }
    } else {
        nr = PTR_ERR(p);
    }
    return nr;
}