4.3.2 유저 레벨 프로세스 생성 시 _do_fork() 함수 흐름

먼저 유저 레벨 프로세스는 어떻게 생성할까요? 저수준 리눅스 어플리케이션 프로그램으로 fork() 함수를 호출하면 리눅스에서 제공하는 라이브러리 도움을 받아 커널에게 프로세스 생성 요청을 합니다. 여기까지가 유저 모드에서 프로세스를 요청하는 단계입니다.

리눅스에서 제공하는 라이브러리는 시스템 콜을 발생하고 리눅스 커널에서는 fork() 함수에 대응하는 시스템 콜 핸들러인 sys_clone() 함수를 호출합니다.

먼저 sys_clone() 함수 코드를 봅시다.

 [https://elixir.bootlin.com/linux/v4.14.70/source/kernel/fork.c#L2020]

1 #ifdef __ARCH_WANT_SYS_CLONE

2 #ifdef CONFIG_CLONE_BACKWARDS

3 SYSCALL_DEFINE5(clone, unsigned long, clone_flags, unsigned long, newsp,

4  int __user *, parent_tidptr,

5  unsigned long, tls,

6  int __user *, child_tidptr)

...

7 #endif

8 {

9 return _do_fork(clone_flags, newsp, 0, parent_tidptr, child_tidptr, tls);

10 }

11 #endif

아래와 같이 시스템 콜 함수를 정의하면, sys_clone() 이란 시스템 콜 래퍼 함수를 생성합니다.

3 SYSCALL_DEFINE5(clone, unsigned long, clone_flags, unsigned long, newsp,

sys_clone() 함수는 _do_fork() 함수를 그대로 호출합니다.

마찬가지로 sys_fork()와 sys_vfork() 이란 시스템 콜 함수를 확인해봅시다.

[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.14.70/source/kernel/fork.c#L2020]

1 SYSCALL_DEFINE0(fork)

2 {

3 #ifdef CONFIG_MMU

4 return _do_fork(SIGCHLD, 0, 0, NULL, NULL, 0);

5 #else

6 /* can not support in nommu mode */

7 return -EINVAL;

8 #endif

9 }

10

11 SYSCALL_DEFINE0(vfork)

12 {

13 return _do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, 0,

14 0, NULL, NULL, 0);

15 }

sys_fork()와 sys_vfork() 함수도 역시 _do_fork() 함수를 그대로 호출합니다. 

정리하면 유저 공간에서 생성한 프로세스는 sys_clone(), sys_fork() 그리고 sys_vfork() 시스템 콜 함수를 통해서 _do_fork() 함수를 호출합니다.

그런데 유저 공간(리눅스 시스템 프로그래밍)에서 fork() 이란 함수로 프로세스를 생성하면 시스템 콜 함수로 sys_clone() 를 호출합니다. 예전 리눅스 커널 버전에서는 fork()을 쓰면 sys_fork() 함수를 호출했으나 최근 리눅스 커널에서는 sys_clone() 함수를 실행합니다. vfork() 시스템 콜 함수도 fork() 시스템 콜을 개선하기 위해 이전 리눅스 커널 버전에서 썼던 레거시(과거) 코드입니다.

유저 레벨에서 생성한 프로세스와 스레드를 커널에서 동등하게 처리합니다. 그러니 sys_clone() 함수를 호출하는 것입니다.

정리하면 유저 공간에서 fork() 란 함수를 호출하면 시스템 콜이 실행해어 커널 공간에서 sys_clone() 함수를 호출합니다. 

Reference(프로세스 관리)

4.1 프로세스 소개

   4.1.1 프로세스란/ 4.1.2 태스크란/ 4.1.3 스레드란

4.2 프로세스 확인하기

4.3 프로세스는 어떻게 생성하나?

   4.3.1 do_fork() 함수 소개

   4.3.2 유저 레벨 프로세스 생성 시 _do_fork() 함수 흐름

   4.3.3 커널 프로세스 생성 시 do_fork() 함수 흐름

4.4 유저 레벨 프로세스 실행 실습

   4.4.1 기본 유저 레벨 프로세스 실행 실습 및 ftrace 로그 분석

   4.4.2 부모 자식 프로세스 생성 실습 및 ftrace 로그 분석  

4.5 커널 스레드

   4.5.1 커널 스레드란 4.5.2 커널 스레드 종류 4.5.3 커널 스레드는 어떻게 생성하나? 

4.6 커널 프로세스 생성 및 종료 함수 분석

   4.6.1 _do_fork() 함수 분석

   4.6.2 copy_process() 함수 분석

   4.6.3 do_exit() 함수 분석 

4.7 태스크 디스크립터(struct task_struct)

   4.7.1 프로세스를 식별하는 멤버 / 4.7.2 프로세스 상태 저장 

   4.7.3 프로세스 간 관계 / 4.7.4 프로세스 연결 리스트

   4.7.5 프로세스 실행 시각 정보

4.8 스레드 정보(struct thread_info)

   4.8.1 프로세스는 스택을 어떻게 쓸까?

   4.8.2 struct thread_info 구조체 소개

   4.8.3 실행 중인 CPU 번호 확인하기

   4.8.4 struct thread_info 초기화 코드 분석 

4.9 프로세스 컨택스트 정보는 어떻게 저장할까?

 4.9.1 컨택스트 소개

 4.9.2 인터럽트 컨택스트 정보 확인하기

 4.9.3 Soft IRQ 컨택스트 정보 확인하기

 4.9.4 선점 스케줄링 여부 정보 저장

4.10 프로세스 디스크립터 접근 매크로 함수

 4.10.1 current_thread_info()

 4.10.2 current 매크로란

4.11 프로세스 디버깅

 4.11.1 glibc fork 함수 gdb 디버깅

 4.11.2 유저 프로그램 실행 추적 

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