此次作业仍然分为两个部分，第一部分为实验。
实验要求：
1. 阅读理解task_struct数据结构。
2. 分析fork函数对应的内核处理过程sys_clone，理解创建一个新进程如何创建和修改task_struct数据结构。
3.使用gdb跟踪分析一个fork系统调用内核处理函数sys_clone ，验证对Linux系统创建一个新进程的理解。
实验内容：
1.理解task_struct数据结构。
操作系统内核里面有操作系统所谓的三大功能，就是进程管理，内存管理和文件系统。但这里面最核心的就是进程管理，也就是在linux里面我们有一个数据结构task_struct。为了管理进程，内核要描述进程的这个东西，我们也称它为进程描述符。它提供了进程所需要了解的信息。
进程状态变化图为：
我们来分析一下进程的变化，操作系统中的进程状态有就绪态、运行态、阻塞态三大状态，实际的，内核管理的进程状态是不一样的。我们来看一下为什么不一样，你看我们在linux进程状态的转换图，我们使用fork来创建一个新进程的时候，实际它的状态是就绪，但是没有在运行。当调度器选择到新创建的进程的时候它就切换到运行态，也是TASK_RUNNING。两个状态都是相同的，也就是说，当进程是TASK_RUNNING状态的时候，它是可运行的，有没有在运行呢，这个取决于它有没有获得CPU的控制权。也就是说这个进程有没有在CPU上实际的执行。如果在CPU上实际的执行就是运行态，如果被调度出去了，在那等待着就是就绪态。所以这个和在操作系统原理中有点不一样。一个正在运行的进程，我们调用do_exit，也就是终止，就会进入TASK_ZOMBIE，也就是进程的终止状态，那么系统会把进程给处理掉。这是就绪态和运行态。我们看一个正在运行的进程，它在等待特定的事件或资源的时候就会进入阻塞态。
2.分析fork函数对应的内核处理过程sys_clone，理解创建一个新进程如何创建和修改task_struct数据结构。
fork、vfork和clone三个系统调用都可以创建一个新进程，而且都是通过调用do_fork来实现进程的创建，函数在/linux-3.18.6/kernel/fork.c中，代码如下：
1623long do_fork(unsigned long clone_flags,
1624 unsigned long stack_start,
1625 unsigned long stack_size,
1626 int __user *parent_tidptr,
1627 int __user *child_tidptr)
1628{
1629 struct task_struct *p;
1630 int trace = 0;
1631 long nr;
1632
1633 /*
1634 * Determine whether and which event to report to ptracer. When
1635 * called from kernel_thread or CLONE_UNTRACED is explicitly
1636 * requested, no event is reported; otherwise, report if the event
1637 * for the type of forking is enabled.
1638 */
1639 if (!(clone_flags & CLONE_UNTRACED)) {
1640 if (clone_flags & CLONE_VFORK)
1641 trace = PTRACE_EVENT_VFORK;
1642 else if ((clone_flags & CSIGNAL) != SIGCHLD)
1643 trace = PTRACE_EVENT_CLONE;
1644 else
1645 trace = PTRACE_EVENT_FORK;
1646
1647 if (likely(!ptrace_event_enabled(current, trace)))
1648 trace = 0;
1649 }
1650
1651 p = copy_process(clone_flags, stack_start, stack_size,
1652 child_tidptr, NULL, trace);
1653 /*
1654 * Do this prior waking up the new thread - the thread pointer
1655 * might get invalid after that point, if the thread exits quickly.
1656 */
1657 if (!IS_ERR(p)) {
1658 struct completion vfork;
1659 struct pid *pid;
1660
1661 trace_sched_process_fork(current, p);
1662
1663 pid = get_task_pid(p, PIDTYPE_PID);
1664 nr = pid_vnr(pid);
1665
1666 if (clone_flags & CLONE_PARENT_SETTID)
1667 put_user(nr, parent_tidptr);
1668
1669 if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
1670 p->vfork_done = &vfork;
1671 init_completion(&vfork);
1672 get_task_struct(p);
1673 }
1674
1675 wake_up_new_task(p);
1676
1677 /* forking complete and child started to run, tell ptracer */
1678 if (unlikely(trace))
1679 ptrace_event_pid(trace, pid);
1680
1681 if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
1682 if (!wait_for_vfork_done(p, &vfork))
1683 ptrace_event_pid(PTRACE_EVENT_VFORK_DONE, pid);
1684 }
1685
1686 put_pid(pid);
1687 } else {
1688 nr = PTR_ERR(p);
1689 }
1690 return nr;
1691}
先定义一个task_sturct结构指针，再用copy_process函数复制一个进程,故真正的复制过程在copy_process函数中,该函数主要执行内容为：
struct task_struct *p; retval = security_task_create(clone_flags); p = dup_task_struct(current); retval = sched_fork(clone_flags, p); retval = copy_files(clone_flags, p); retval = copy_fs(clone_flags, p); retval = copy_sighand(clone_flags, p); retval = copy_signal(clone_flags, p); retval = copy_mm(clone_flags, p); retval = copy_io(clone_flags, p); retval = copy_thread(clone_flags, stack_start, stack_size, p);
linux-3.18.6/arch/x86/kernel/process_32.c的copy_thread函数中
p->thread.sp = (unsigned long) childregs; p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork; childregs->ax = 0; //fork子进程返回为0
决定了子进程从系统调用中返回后的执行.ret_from_fork决定了新进程的第一条指令地址。p->thread.ip = (unsigned long) ret_from_fork;将子进程的ip设置为ret_from_fork的首地址，子进程从ret_from_fork开始执行
三、使用gdb跟踪分析一个fork系统调用内核处理函数sys_clone ，验证您对Linux系统创建一个新进程的理解
rm menu -rf git clone https://github.com/mengning/menu.git cd menu mv test_fork.c test.c make rootfs qemu -kernel linux-3.18.6/arch/x86/boot/bzImage -initrd rootfs.img -s -S gdb file linux-3.18.6/vmlinux 加载调试用的符号表 target remote:1234
设置断点：
b sys_clone b do_fork b dup_task_struct b copy_process b copy_thread b ret_from_fork