Process Creation, #3：sys_fork《基本觀念》

jollen 發表於 January 8, 2007 1:44 PM

fork() 是「Process Creation」議題的重要里程碑：提到 system call 代表著我們的研究要正式進入 kernel space 的層面了。

值得附帶一提的是，sys_fork 是一個 machine-dependent 的 system call，以 i386 為例，其實作位於 linux/arch/i386/kernel/process.c。^*1

Operating System 端的觀念

sys_fork 是非常重要的 system call，從作業系統的角度來解釋的話，這就是「建立 process」的主要 system call。當外部程式（即 ELF image）被使用者鍵入指令後，shell 便會呼叫 fork() 系統呼叫，並透過作業系統的 fork system call 來產生新的 process，以執行此外部程式。這種類型的 fork 也稱做 spawn。

可參考先前 Jollen 所分享的「Process Creation」前二則日記，以便了解 spawn、fork、exec 等等觀念：

2007.01.02: Process Creation, #2：Running a "User Process"
2006.12.31: Process Creation, #1：由 shell 執行外部程式《基本觀念與範例》

強烈建議您先閱讀以上二則日記，並了解 user-space 端的 process 觀念後，再繼續往下學習，才能更容易「感受」fork system call 的觀念。

Linux 端的觀念

Linux 並沒有 spawn system call，根據「Process Creation」日記的解說，Linux 下的 fork + exec 等於 spawn。而其中最核心的觀念則是在於 fork 的實作，也就是「如何產生新的 process」。

Linux 以 sys_fork 或 sys_clone 來產生新的 process，而這二個 system call 最後都會呼叫到 do_fork() 函數，do_fork() 是 Linux 主要的 fork-routine。繼續探討 do_fork() 時，便會接觸到以下二個重要議題：

memory descriptor（struct mm_struct）
memory area（VMA）

關於更深入的 fork()，我們就先在此打住，下篇日記《核心實作》再做介紹。以下是 sys_fork() 與 sys_clone() 的程式碼（Linux 2.6.17.7::arch/i386/kernel/process.c）：

asmlinkage int sys_fork(struct pt_regs regs)
{
	return do_fork(SIGCHLD, regs.esp, ®s, 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.ebx;
	newsp = regs.ecx;
	parent_tidptr = (int __user *)regs.edx;
	child_tidptr = (int __user *)regs.edi;
	if (!newsp)
		newsp = regs.esp;
	return do_fork(clone_flags, newsp, ®s, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
}

do_fork() 的函數原型：

/*
 *  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.
 */
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);

clone_flags 是 do_fork() 觀念的核心，也是很有趣的議題。

Also See

^*12006.10.11: Linux 2.6 的 System Call：12 大類

主選單

近期文章

我的工作

Process Creation, #3：sys_fork《基本觀念》