Linux的fork、exec、wait函数的分析

Linux 的fork 、exec 、wait 函数分析I数学与计算机学院 课程设计说明书课 程 名 称: 操作系统原理-课程设计课 程 代 码: 8404061 题 目： Linux 的fork 、exec 、wait 函数的分析年级/专业/班: 学 生 姓 名:学 号: 3 开 始 时 间: 2010 年 12 月 12 日 完 成 时 间: 2011 年 01 月 09 日 课程设计成绩：指导教师签名： 年 月 日Linux 的fork 、exec 、wait 函数分析II目 录1 引 言 ................................................................. 1 1.1 问题的提出 ...................................................................................................................... 1 1.2国内外研究的现状 ........................................................................................................... 1 1.3任务与分析 ....................................................................................................................... 1 2代码分析结果 ............................................................ 2 2.1 数据结构 ......................................................................................................................... 2 2.1.1 struct task_struct ............................................................................................. 2 2.1.2 task ......................................................................................................................... 3 2.1.3 tarray_freelist ................................................................................................... 3 2.1.4 struct--linux_binprm ......................................................................................... 3 2.1.5进程状态 .................................................................................................................. 4 2.2常量和出错信息的意义 .................................................................................................. 4 2.3调用关系图 ...................................................................................................................... 4 2.4各模块/函数的功能及详细框图 .................................................................................... 5 2.4.1 do_fork 模块 .......................................................................................................... 5 2.4.2 get_pid 模块 .......................................................................................................... 8 2.4.3 do_execve 模块 ........................................................................................................ 10 3.4.4 do_exit 模块 ........................................................................................................ 14 3.4.5 sys_wait4模块 .................................................................................................. 18 3 总结与体会 ............................................................ 20 4 参考文献 .. (20)Linux 的fork 、exec 、wait 函数分析11 引 言1.1 问题的提出如何有效合理的调用各个进程是每一个操作系统所必需面对的问题。

对于数量庞大的计算机用户来说，越来越多的人使用了Linux ，促进了技术支持和新功能需求的日益增长。

这样一来，越来越多的程序员发现自己对Linux 内核的内幕感兴趣，于是，就开始了对Linux 内核源代码进行剖析。

以此来实现对Linux 操作系统的基本功能和实现方式有一个全面的了解，才能够适应不同的体系结构是种类繁多的新设备。

正因为如此，Linux 受到越来越多的重视，基于Linux 的各种研究开发项目日益增多，所以对Linux 源代码的研究也就显得非常重要。

1.2国内外研究的现状国外来讲，大型IT 公司都有比较健全和专业的解决方案。

国内做目录服务的软件公司几乎都没有以这个为主业的。

产品主要由政府机关或相关部门采购。

国内事业单位采购国内产品，一是因为便宜，二就是政府倡导的自主知识产权等因素。

行业性很强，一般没有特定的通用性产品，大都是项目定制的。

研究内容除了与应用层逻辑密切相关的。

其余就是容量，检索速度，并发能力等方面的研究了。

1.3任务与分析本课题的目的是对Linux 的fork 、exec 、wait 函数代码的分析，学习和掌握多个操作系统进程的创建、执行、等待、退出的过程。

理解进程表示和模态转换、状态转换；掌握进程上下文切换机制；掌握软中断机制的实现的机理和作用；掌握进程调度的机理；熟练应用进程相关的系统调用。

重点放在进程的创建与结束、进程的调度与切换、软中断机制。

数据结构，函数间调用关系，以及相关的框图。

Linux 的fork 、exec 、wait 函数分析22代码分析结果2.1 数据结构2.1.1 struct task_struct进程的内核数据结构是task_struct 结构，它使用两个指针next_task 和prev_task 将各个进程连成一个循环双链表，相应的指针p_opptr 、p_pptr 、p_cptr 、p_ysptr 和p_osptr 来表示进程之间的家族关系。

struct task_struct //进程描述符。

{long state; //任务的运行状态（-1 不可运行，0 可运行(就绪)，>0 已停止）。

long counter; // 任务运行时间计数(递减)（滴答数），运行时间片。

long priority; //运行优先数。

任务开始运行时counter = priority ，越大运行越长。

long signal; //信号。

是位图，每个比特位代表一种信号，信号值=位偏移值+1。

struct sigaction sigaction[32]; // 信号执行属性结构，对应信号将要执行的操作和标志信息。

long blocked; //进程信号屏蔽码（对应信号位图）。

int exit_code; //任务执行停止的退出码，其父进程会取。

unsigned long start_code; // 代码段地址。

unsigned long end_code; // 代码长度（字节数）。

unsigned long end_data; // 代码长度 + 数据长度（字节数）。

unsigned long brk; // 总长度（字节数）。

unsigned long start_stack; // 堆栈段地址。

long pid; // 进程标识号(进程号)。

long father; // 父进程号。

long pgrp; // 父进程组号。

long session; // 会话号。

long leader; // 会话首领。

unsigned short uid; //用户标识号（用户id ）。

unsigned short euid; // 有效用户id 。

unsigned short suid; // 保存的用户id 。

unsigned short gid; // 组标识号（组id ）。

unsigned short egid; // 有效组id 。

unsigned short sgid; // 保存的组id 。

long alarm; // 报警定时值（滴答数）。

long utime; // 用户态运行时间（滴答数）。

long stime; // 系统态运行时间（滴答数）。