内核中的哪个文件指定 fork(), vfork()... 使用 sys_clone() 系统调用

Question

当ltrace用于跟踪系统调用时，我可以看到 fork() 使用 sys_clone() 而不是 sys_fork()。但是我找不到定义它的 linux 源代码。

我的程序是：

#include<stdio.h>

main()
{
        int pid,i=0,j=0;
        pid=fork();
        if(pid==0)
                printf("\nI am child\n");
        else
                printf("\nI am parent\n");

}

而ltrace输出是：

SYS_brk(NULL)                                                                               = 0x019d0000
SYS_access("/etc/ld.so.nohwcap", 00)                                                        = -2
SYS_mmap(0, 8192, 3, 34, 0xffffffff)                                                        = 0x7fe3cf84f000
SYS_access("/etc/ld.so.preload", 04)                                                        = -2
SYS_open("/etc/ld.so.cache", 0, 01)                                                         = 3
SYS_fstat(3, 0x7fff47007890)                                                                = 0
SYS_mmap(0, 103967, 1, 2, 3)                                                                = 0x7fe3cf835000
SYS_close(3)                                                                                = 0
SYS_access("/etc/ld.so.nohwcap", 00)                                                        = -2
SYS_open("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", 0, 00)                                          = 3
SYS_read(3, "\177ELF\002\001\001", 832)                                                     = 832
SYS_fstat(3, 0x7fff470078e0)                                                                = 0
SYS_mmap(0, 0x389858, 5, 2050, 3)                                                           = 0x7fe3cf2a8000
SYS_mprotect(0x7fe3cf428000, 2097152, 0)                                                    = 0
SYS_mmap(0x7fe3cf628000, 20480, 3, 2066, 3)                                                 = 0x7fe3cf628000
SYS_mmap(0x7fe3cf62d000, 18520, 3, 50, 0xffffffff)                                          = 0x7fe3cf62d000
SYS_close(3)                                                                                = 0
SYS_mmap(0, 4096, 3, 34, 0xffffffff)                                                        = 0x7fe3cf834000
SYS_mmap(0, 4096, 3, 34, 0xffffffff)                                                        = 0x7fe3cf833000
SYS_mmap(0, 4096, 3, 34, 0xffffffff)                                                        = 0x7fe3cf832000
SYS_arch_prctl(4098, 0x7fe3cf833700, 0x7fe3cf832000, 34, 0xffffffff)                        = 0
SYS_mprotect(0x7fe3cf628000, 16384, 1)                                                      = 0
SYS_mprotect(0x7fe3cf851000, 4096, 1)                                                       = 0
SYS_munmap(0x7fe3cf835000, 103967)                                                          = 0
__libc_start_main(0x40054c, 1, 0x7fff47008298, 0x4005a0, 0x400590 <unfinished ...>
fork( <unfinished ...>
SYS_clone(0x1200011, 0, 0, 0x7fe3cf8339d0, 0)                                               = 5967
<... fork resumed> )                                                                        = 5967
puts("\nI am parent" <unfinished ...>
SYS_fstat(1, 0x7fff47008060)                                                                = 0
SYS_mmap(0, 4096, 3, 34, 0xffffffff
)                                                        = 0x7fe3cf84e000
I am child
SYS_write(1, "\n", 1
)                                                                       = 1
SYS_write(1, "I am parent\n", 12)                                                           = -512
--- SIGCHLD (Child exited) ---
SYS_write(1, "I am parent\n", 12I am parent
)                                                           = 12
<... puts resumed> )                                                                        = 13
SYS_exit_group(13 <no return ...>
+++ exited (status 13) +++

Answer 1

glibc 中的fork()和vfork()包装器是通过clone()系统调用实现的。为了更好地理解之间的关系fork()和clone()，我们必须考虑在Linux的进程和线程之间的关系。

传统上，fork()将复制父进程拥有的所有资源并将副本分配给子进程。这种方法会产生相当大的开销，如果孩子立即调用exec(). 在 Linux 中，fork()利用写时复制页面来延迟或完全避免复制可以在父进程和子进程之间共享的数据。因此，在正常期间产生的唯一开销是fork()复制父页表和task_struct为子进程分配唯一的进程描述符结构体。

Linux 还采用了一种特殊的线程方法。在 Linux 中，线程只是普通进程，碰巧与其他进程共享一些资源。与 Windows 或 Solaris 等其他操作系统相比，这是一种完全不同的线程方法，在这些操作系统中，进程和线程是完全不同的野兽。在 Linux 中，每个线程都有task_struct自己的普通线程，只是碰巧以这样一种方式设置，即它与父进程共享某些资源，例如地址空间。

系统调用的flags参数clone()包括一组标志，这些标志指示父进程和子进程应该共享哪些资源（如果有）。进程和线程都是通过 来创建的clone()，唯一的区别是传递给 的标志集clone()。

法线fork()可以实现为：

clone(SIGCHLD, 0);

这将创建一个不与其父级共享任何资源的任务，并设置为SIGCHLD在退出时向父级发送终止信号。

相比之下，一个与父级共享地址空间、文件系统资源、文件描述符和信号处理程序的任务，换句话说，一个线程，可以通过以下方式创建：

clone(CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND, 0);

vfork()反过来是通过一个单独的CLONE_VFORK标志实现的，这将导致父进程休眠，直到子进程通过信号唤醒它。子进程将是父进程命名空间中唯一的执行线程，直到它调用exec()或退出。不允许孩子写入内存。相应的clone()调用可能如下：

clone(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, 0)

的实现sys_clone()是特定于架构的，但大部分工作发生do_fork()在kernel/fork.c. 此函数调用 static clone_process()，它创建一个新进程作为父进程的副本，但尚未启动它。clone_process()复制寄存器，为新任务分配 PID，并复制或共享由 clone 指定的进程环境的适当部分flags。当clone_process()返回时，do_clone()将唤醒新创建的进程并安排它运行。