linux操作系统中的进程创建和销毁函数解析

进程是多程序设计的操作系统的基本概念，通常把程序运行的实体叫做进程，Linux就是一个多用户多进程的操作系统，常把进程称为线程或任务。

在linux操作系统中，为什么进程也叫线程，线程也是进程？阅读完下面的进程创建和销毁就自然而然理解了。

1、创建进程的入口函数

第一次遇见创建进程是在Linux启动流程中，reset_init函数调用kernel_thread函数创建了2个内核进程：kernel_init和kthreadd。

1.1 kernel_thread的原型

定义在kernel/fork.c文件内，是调用_do_fork实现的，源码如下：

我们知道kthreadd进程负责创建所有内核线程，那么它是如何创建的呢？循着链表kthread_create_list，可以找到链表是__kthread_create_on_node函数内插入的，进而我们引出了kthread_create、kthread_run等函数。

1.2 kthread_create的原型

定义在include/linux/kthread.h文件内，是个宏定义。

kthread_create_on_node函数定义在kernel/kthread.c文件内，内部是调用__kthread_create_on_node实现。

当看到EXPORT_SYMBOL标识时，可以知道kthread_create_on_node是对全部内核代码公开的，内核和驱动都可以调用，调用时只需extern该函数声明或包含头文件即可，实际操作中，更多的是使用kthread_create宏。 我们继续看kthread_create_on_node的主要实现函数是__kthread_create_on_node，line 299显示task的数据结构体是struct task_sttruct， 便是进程描述符。

1.3 kthread_run的原型

kthread_run是定义在include/linux/kthread.h头文件的宏，可以看出内部也是调用kthread_create函数实现的。

1.4 对比三个内核创建进程函数

kernel_thread直接调用_do_fork创建进程，但不对外开放。

kthread_create创建了进程由kthread进程具体完成创建，间接调用_do_fork实现，但它对所有内核开放。

kthread_run调用kthread_create创建了进程，并立即唤醒去执行。

2、用户进程该如何创建

在Linux应用编程的时候我们常用三个函数，fork、vfork和pthead__create，区别与内核进程的创建，用户态不能直接调用内核态的进程创建函数，必须经由系统调用system call机制（system call不是本文重点，后面单独一篇详述）。

2.1 fork函数

fork函数调用_do_fork函数创建进程。

2.2 vfork函数

vfork函数调用_do_fork函数创建进程。不同于fork函数，args内多了flags的赋值。

2.3 clone函数

clone函数也是调用_do_fork函数创建进程。不同于fork、vfork函数，args内多了更多参数的赋值。

2.4 小节

创建内核进程的接口有kernel_thread、kthread_create和kthread_run。 创建用户进程的接口有fork、vfork和pthread__create。 这六个接口最终都是调用_do_fork实现的。

3、创建进程的具体实现之_do_fork

用户态和内核态创建进程最终都是直接或间接调用_do_fork实现的。可见_do_fork函数的重要性，内部实现是调用copy_process来创建进程描述符以及子进程执行所需要的所有其他数据结构。

4、进程描述符之struct task_struct

调用copy_process来创建进程描述符，描述符的数据结构是struct task_struct，定义在include/linux/sched.h文件内。 我们可以简单一撇结构体内的成员变量（有大量删减），单独讲每个成员变量没有意义，后续我们在实际内核功能中理解它们。

5、进程销毁

当一个进程运行结束或者因为异常而终止退出时，该如何操作呢？在用户态常用exit函数来终止，在内核态直接调用do_exit()。 最终都会调用内核函数do_exit(), 该函数可以理解为进程创建的逆过程，即把进程创建的资源一一释放，并调整与其父子进程的关系。具体实现过程不再分析，直接看源码。

6、总结与下一篇计划

本篇主要讲解内核态和用户态创建和销毁进程的接口函数，并侧重介绍了创建过程函数_do_fork。 本篇中讲到用户态调用内核态的函数需要用到系统调用，下一篇着重讲解系统调用的过程。

编辑：黄飞