Linux内核功能的前叉功能

本文主要是“”的摘要，主要指示代码中父子进程与父子线程之间的对应关系.

fork函数由pthread_create，fork，vfork，kernel_thread和其他函数复用，因此在分析时，请注意每个函数的特性. fork所做的通常是将当前结构复制（直接分配）到当前进程p，然后将当前工作目录，信号，信号量，信号处理函数和名称空间复制到当前进程p（因为这样的复制实际上是分叉使用COW机制非常耗时，在复制了刚才提到的几个重要结构后，复制其non-task_struct管理结构使用了复制其映射表的操作，并且相应的页表将设置为只读，因此可以减少复制时间），最后设置新进程的寄存器并返回函数，返回值，并通过copy_thread_tls返回到应用程序空间（因为新进程被直接添加到正在运行的CPU队列中，所以在fork返回之后，是否要首先运行父进程还是子进程取决于当时的运行情况.

注意: vfork确保子进程先运行，而父进程只能安排在调用exec或退出后运行. 也就是说，当子进程调用exec或exit时，将触发ake_up（$ vfork）信号.

所谓的COW机制如上所述: 它仅复制数据的页表，然后将页表设置为只读. 因此，当进程读取数据时，父进程和子进程的内存空间仍然共享，但是如果进程生成写操作，则由于没有写权限，它将生成do_page_fault错误. 重新定义do_page_falut函数是因为它分配了新的内存并建立了新的映射关系，稍后将在讨论虚拟地址时对此进行解释.

注意: 内核线程只有一个堆栈，即内核堆栈；一个应用程序进程/线程有两个堆栈，分别是内核堆栈和用户堆栈. 毫无疑问，用户堆栈主要用于用户模式（armv7的usr模式，armv8的EL0例外），内核堆栈用于内核模式（armv7的svc模式，armv8的EL1例外）. 至于用户堆栈和内核堆栈，将在以后的体系结构中进行解释.

1. 子进程与父进程之间的关系（子进程可以通过task_struct-> real_parent获得父进程的task_struct. 注意: 当涉及到调试工具时，task_struct-> parent指向调试进程，否则为父进程和real_parent全部指向父进程），如下所示:

父进程可以通过task_struct->子进程列表找到所有子进程. 子进程可以通过task_struct-> real_parent找到其父进程.

2. 进程与空闲进程之间的关系，如下所示:

整个系统的所有进程都可以在空闲进程的任务列表中找到.

3. 线程与线程组之间的关系，如下所示:

线程组的领导者实际上是一个进程，它的所有成员都由它使用pthread_create创建. 它的所有组成员都可以通过task_struct-> group_leader找到它，同样fork 函数，它可以通过task_struct-> thread_group遍历它的所有组成员. 程组中，所有线程的父进程与其组领导线程的父进程相同，即task_struct-> real_parent全部指向同一进程.

4. 程共享信号中，线程的位置如下:

因为在Linux中，同一线程组下的所有线程实际上共享信号和信号处理功能. 这意味着什么？在Linux线程中，除了SIGSEGV（由于其自身的异常操作），SIGBUS，SIGFPE，SIGILL和其他信号之外，每个线程都可以接收该信号（因为该线程共享该信号），但是只要其中一个线程处理此信号（可以理解为: 当信号到达时，程序会通过task_struct-> signal-> thread_node列表查找可以处理该信号的线程，如果找到，它将中断；如果找不到， ，它将查询下一个线程），其他线程将不再接收此信号. 因此，如果从pthread_create创建的线程不想处理该信号，那么我们需要做一些特殊的处理来屏蔽信号（每个线程都有自己的挂起信号掩码和阻塞信号掩码）.

如上所示，每个线程的信号指向相同的task_struct->信号，可以通过遍历task_struct-> signal-> thread_head来获取当前线程组下的所有线程fork 函数，从而获得该信号. 这些线程通过task_struct-> thread_node附加到signal-> thread_head.

注意: 无论是进程还是线程，都有一个不同的pid，并且同一线程组下的所有线程都只有一个tgid. 此tgid的值是线程组头的pid值.

5. pid空间中进程的结构，如下所示:

如上所示，可以看出fork函数中的进程首先通过alloc_pid函数从pid缓存中申请了struct pid结构（该结构会将pid添加到alloc_pid中的pid_hash []表中） ，然后添加pid. 将结构分配给task_struct-> pids.pid，最后通过hlist_add_head_rcu函数将task_struct添加到pid指向的任务列表中（此列表分为三类: PID，PGID，SID ），以后可以通过pid找到相应的pid. task_struct也可以通过task_struct找到相应的pid链.

注意: 初始化Linux内核时，将初始化pid哈希. pidhash_init（）和pidmap_init（）存在于内核/ pid.c文件中. 常见的搜索功能: get_pid_task，find_get_pid，get_task_pid，find_task_by_vpid，find_task_by_pid_ns等.

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