新进程的加载与创建

news2024/9/24 15:27:37

1、实现fork系统调用

fork创建子进程。通过fork的返回值来判断是父进程还是子进程。

当fork()返回值会返回进程的id，当进程发现pid==0，就知道了自己是fork出来的子进程；而如果pid > 0，则知道了自己是父进程。

fork系统调用实现：

在系统调用表sys_table中添加系统调用接口
分配子进程运行所需的任务控制块task_t
初始化task_t：关键之处在于要让该结构体中的内容，除tss->eax以外，其它内核寄存器的值要与父进程中的相同，这样才能完整的复制父进程调用fork前的状态
需要单独为子进程分配相应的内容空间：即内核页表及相应的物理页。这样就可以使子进程拥有独立的运行内存空间。

2、实现exec系统调用

前面的fork只能实现从一个现有的进程克隆出一个子进程。因此下面实现加载全新应用程序的功能：exec（）即创建一个独立编译的应用程序

1）建立独立的不和操作系统代码文件一起编译的文件，比如建立main.c文件，添加main函数

int main (int argc, char **argv) {
    for (;;) {
        msleep(1000);
    }
}

2）添加main函数启动之前的C运行环境的代码，放在crt0.s和cstart.c中

_start:
# 设置各数据段的选择子,由于应用任务都是用tss恢复的，所以
# 实际不必设置，但为安全起见，还是设置一下
mov %ss, %ax
mov %ax, %ds
mov %ax, %es
mov %ax, %fs
mov %ax, %gs

# 进入主函数执行，注意此时栈没有变，参数仍然在其中
# 所以调用cstart时，仍然可以看到参数
jmp cstart

void cstart (int argc, char ** argv) {
    main(argc, argv);
}

3）告诉编译器应当将程序编译为在那个地方开始运行：通过链接脚本实现（使用0x81000000 ）

4）修改工程cmakelist.txt文件，添加针对该应用程序的编译选项

project(shell LANGUAGES C)  

# 使用自定义的链接器
# 加入相应的库
set(LIBS_FLAGS "-L ${CMAKE_BINARY_DIR}/source/applib/ -lapp")
set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "-m elf_i386 -T ${PROJECT_SOURCE_DIR}/link.lds ${LIBS_FLAGS}")
set(CMAKE_C_LINK_EXECUTABLE "${LINKER_TOOL} <OBJECTS> ${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -o ${PROJECT_BINARY_DIR}/${PROJECT_NAME}.elf")

include_directories(
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../applib/
)

# 将所有的汇编、C文件加入工程
# 注意保证start.asm在最前头
file(GLOB C_LIST "*.c" "*.h" "*.S")
add_executable(${PROJECT_NAME} ${C_LIST})

# 不带调试信息的elf生成，何种更小，写入到image目录下
add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME}
POST_BUILD
COMMAND ${OBJCOPY_TOOL} -S ${PROJECT_NAME}.elf ${CMAKE_SOURCE_DIR}/../../image/${PROJECT_NAME}.elf
COMMAND ${OBJDUMP_TOOL} -x -d -S -m i386 ${PROJECT_BINARY_DIR}/${PROJECT_NAME}.elf > ${PROJECT_NAME}_dis.txt
COMMAND ${READELF_TOOL} -a ${PROJECT_BINARY_DIR}/${PROJECT_NAME}.elf > ${PROJECT_NAME}_elf.txt

相关知识补充

添加虚拟文件访问接口

int sys_open(const char *name, int flags, ...);
int sys_read(int file, char *ptr, int len);
int sys_write(int file, char *ptr, int len);
int sys_lseek(int file, int ptr, int dir);
int sys_close(int file);

在这些接口中，只实现对5000扇区处的shell.elf加载。首先将shell.elf加载到内存，然后将直接从内存中直接进行elf文件解析

创建完成就是增加exec（）系统调用，与实现fork（）系统调用过程一样，其功能就是使用sys_exec加载应用程序