Linux 2.4 内核说明文档（进程与中断管理篇）（2）

2.2. 创建和中止任务与内核线程
不同的操作系统书籍，从一个“正在执行的程序的实例”到“由clone或者fork系统调用产生的任务”等不同方式定义了“进程”。在linux下，共有三种类型程序：
 空线程；
 内核线程；
 用户任务；
空线程在为个CPU引导时创建，然后依靠定义在arch/i386/kernel/smpboot.c的fork_by_hand()函数手工为每个CPU创建这个线程。所有的空线程共享一个init_task结构，但都拥有各自的存放在CPU队列里的init_tss表示的TSS结构。他们以CLONE_PID方式clone，PID都为零，其他任务都不能共享这个PID。
内核模式下，kernel_thread函数调用clone系统调用创建了内核线程。内核线程通常没有用户地址空间，也就是p->;mm=NULL，因为他们明确通过daemonize()函数执行exit_mm()函数。内核线程通常可以直接操作内核地址空间，并被分配低范围的pid号。当在处理器模式下运行时意味着内核线程将享用所有的I/O特权并不能被调用程序预清空。
用户任务通过clone或者fork系统调用创建，他们都在内部调用了kernel/fork.c的do_fork()函数。
让我们分析一下当用户进程调用fork系统调用时发生了什么。虽然fork操作在传递用户堆栈和寄存器时依赖于体系架构，但在下面真实执行这个操作的do_fork()函数确实简洁的，并位于kernel/fork.c文件。
以下步骤将被执行：
1) 本地变量被设置为-ENOMEM，当fork创建一个新任务结构失败时将作为错误代码返回。
2) .如果CLONE_PID标识被设置，则返回-EPERM错误，除非调用者是空线程。普通用户线程clone时不能传递CLONE_PID标识并期待操作成功。SIFCHLDclone标识，对于fork来说，它被认为是不相关的，仅在sys_clone调用do_fork时才被认为是相关的。
3) 初始化current->;vfork_sem。它将在sys_vfork函数为了休眠父进程直到子进程执行mm_release函数时使用，就像执行其他程序或者中止其他程序一样。
4) 通过alloc_task_struct()宏分配一个新的任务结构。在x86系统上，它仅是一个GFP_KERNEL优先级的gfp。这酒是为何fork系统调用可能休眠的个原因。如果分配失败，返回-ENOMEM错误。
5) 通过结构拷贝*p = *current，将所有当前进程结构的数据都拷贝到新进程，或许这个操作应该被memcpy替换。然后，所有不能被子进程修改的字段将被设置为正确的值。
6) 大范围的内核锁被采用以防止其他部分执行本段代码。
7) 如果父进程拥有用户资源则校验是否超出了RLIMIT_NPROC限制。如果是这样，则返回-EAGAIN错误；如果没有，则通过指定的uid将计数器p->;user->;count进程数刷新。
如果系统所有的任务数目超过了大线程数，返回-EAGAIN错误。
9) 如果进程是依赖预模块执行的，则增加依赖模块的引用计数。
10) 如果进程是依赖预模块二进制格式的，也增加依赖模块的引用计数。
11) 子进程被标识为“没有被执行”（p->;did_exec=0）。
12) 子进程被标识为'not.swappable' (p->;swappable = 0)。
13) 子进程被置为TASK_UNINTERRUPTIBLE状态，即p->;state = TASK_UNINTERRUPTIBLE。
14) 依照clone_flags的数值设置子进程的p->;flags，如果是简单fork，p->;flags= PF_FORKNOEXEC。
15) 通过快速算法kernel/fork.c的get_pid()函数设置子进程号p->;pid。
16) 初始化子进程其他任务结构。后子进程结构被插入到pidhash表中，并且被唤醒。
这样任务就被创建了。停止任务有很多方式。
1) 通过exit系统调用；
2) 收到一个中止信号；
3) 被确定异常强制中止；
4) 以func == 1参数调用bdflush。
系统调用的实现函数都有sys_前缀，当他们通常仅与参数检测或者以细节方式传递信息，真正的操作是由do_**函数完成的。所以sys_exit()函数调用了do_exit来完成操作。尽管如此，内核其他部分有时也通过调用sys_exit实现堆do_exit的调用。
do_exit函数定义在kernel/exit.c中，按照以下几个步骤执行：
 获取内核全局锁；
 在后调用一直循环的schedule()函数；
 设置任务状态为TASK_ZOMBIE；
 以current->;pdeath_signa信号通知所有的子进程；
 以等同于SIGCHLD的信号current.>;exit_signal通知父进程；
 释放fork函数分配的资源，关闭已经打开的文件；
 在采用少量FPU切换的体系中，不管硬件设备要求什么都向FPU的所有者传递一个“none”；

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