xv6源码剖析 009

本文主要是介绍xv6源码剖析 009，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

xv6源码剖析 009

我们继续昨天的内容。proc.h和proc.c

`growproc(int n)`

int
growproc(int n)
{uint sz;struct proc *p = myproc();sz = p->sz;if(n > 0){if((sz = uvmalloc(p->pagetable, sz, sz + n)) == 0) {return -1;}} else if(n < 0){sz = uvmdealloc(p->pagetable, sz, sz + n);}p->sz = sz;return 0;
}

当我们的进程使用sbrk()系统调用申请或者释放内存时，内核会在底层调用这个函数。

`fork(void)`

我们重点看看这个函数，我们在写代码的时候也会常常用到这个函数，有些时候我们会和另一个系统调用exec一起调用。

int
fork(void)
{int i, pid;struct proc *np;struct proc *p = myproc();// Allocate process.if((np = allocproc()) == 0){return -1;}// 将父进程的页表拷贝到子进程中，// 所以子进程是父进程的一个副本if(uvmcopy(p->pagetable, np->pagetable, p->sz) < 0){freeproc(np);release(&np->lock);return -1;}// 设置进程栈np->sz = p->sz;// 标识父进程np->parent = p;// 复制父进程trapframe// trapframe保存着父进程的寄存器的状态*(np->trapframe) = *(p->trapframe);// Cause fork to return 0 in the child.// 设置返回值np->trapframe->a0 = 0;// increment reference counts on open file descriptors.// 增加父进程打开的文件描述符的引用计数for(i = 0; i < NOFILE; i++)if(p->ofile[i])np->ofile[i] = filedup(p->ofile[i]);np->cwd = idup(p->cwd);// 复制父进程的名字safestrcpy(np->name, p->name, sizeof(p->name));// 标识子进程pid = np->pid;// 设置子进程的状态，能够被调度器调度np->state = RUNNABLE;// 释放子进程的进程锁release(&np->lock);// 从父进程中返回子进程的进程idreturn pid;
}

有几个点值得我们注意的：

一般情况下，我们是这样使用fork的
```
int main()
{do_something();int pid;if ((pid = fork()) == 0){do_something_child();}else if (pid > 0){do_something_parent();}else{exit(0);}
}
```
从上面的fork的代码我们可以很好地理解为什么要这样使用，而不是像线程一样直接使用就好了。

子进程和父进程是相互独立的，它们并不共享相同的资源，这是由操作系统的隔离机制决定的，但是线程不一样，线程是运行在进程中的，而且一个进程中的不同进程是共享一部分进程的内存的；但是不同进程之间的线程就像进程一样，它们的交互是通过进程间通信（ipc）的。

从代码中，我们知道，当调用fork的时候，内核会完全复制父进程的页表，进程地址空间，trapframe page和相应的文件描述符，等等，唯一不同的就是，内核会直接将父进程的返回值返回（在代码中），而对于子进程则是将返回值保存在一个寄存器中；其实本质上，它们都是相同的，只是在代码中的体现有所不同，因为这个调用是由父进程引起的。
增减描述符的引用计数

这个小小的细节也值得我们注意。看下面的ipc通信的小例子。
```
void test()
{int pipe[2];// 初始化一个匿名管道::pipe(pipe);char buff[512];int pid;if ((pid = fork()) == 0){memset(buff, 0, sizeof(buff));read(pipe[0], buff, sizeof(buff));do_something(buff);}else if (pid > 0){write(pipe[1], buff, sizeof(buff));do_something();}else {exit(1);}
}
```
上面是一个常规匿名管道的应用。我们可以思考一下，为什么可以通过一个pipe来进行进程间的通信，明明一个进程在fork的时候，会将父进程的所有内容都进行拷贝？

文件描述符是文件系统（file system）的一个高级抽象，它的底层是不同类型的数据存储对象，我们在后面文件系统的时候会讲到。现在我们只需要将文件描述符看成一个c语言中的指针，虽然进行了拷贝，但是父进程和子进程指向的内容是一样的，并且操作系统还会在内部维护一个指向该文件的引用计数（reference count），每当用户进程调用close()的时候，就会将这个引用计数减一，当计数为零并且连接数（link）为零时就会关闭这个文件。
copy-on write

这个机制也属于xv6实验的范畴，所以我只简单讲述一下，

在内核拷贝父进程的页表时，函数uvmcopy（）需要递归地遍历整个页表，以复制整个父进程的进程地址空间。当父进程的空间过大的，扫描就非常耗时，所以，我们一般是直接拷贝父进程页表中的映射（mapping），相当于拷贝一个指针到子进程中，并将每一个pte都设置为只读（read only），当父进程或子进程尝试写这个页面的时候，就会引发缺页中断（page fault）从而陷入（trap）内核，内核将一部分的内存进行复制并重新建立映射关系。然后返回用户空间，重新执行代码。