Linux进程创建：fork、vfork与clone详解与地址空间剖析

本文档深入探讨了Linux系统中的进程创建过程，特别是通过内核接口函数sys_fork、sys_vfork和sys_clone实现的fork()、vfork()和clone()系统调用。在arm架构的内核代码（arch/arm/kernel/sys_arm.c）中，这三个函数展示了这些系统调用在硬件级别上的操作。 首先，我们了解到，系统调用如fork()被映射到内核函数sys_fork，但此处的重点是理解进程地址空间的分配和管理。在没有MMU（内存管理单元）的情况下，sys_fork无法支持，返回EINVAL错误。而当配置了MMU，do_fork函数会被调用，其中SIGCHLD参数在fork()中扮演重要角色，表示子进程的默认信号处理。 接下来，sys_vfork函数与fork有所不同，它除了SIGCHLD外，还包含了CLONE_VFORK和CLONE_VM标志，这表明在vfork过程中会共享父进程的地址空间，直到子进程执行`execve()`或者明确地调用`exit()`或`_exit()`。而sys_clone函数更为灵活，clone_flags参数允许用户自定义创建新进程的行为，包括是否共享地址空间等特性。 函数do_fork的核心步骤是调用copy_process，这个过程涉及到多个关键环节。它首先要复制父进程的上下文（包括寄存器状态、堆栈指针等），然后根据clone_flags设置，可能还会进行地址空间的分割和初始化，如为子进程创建新的虚拟地址空间，以及处理信号、线程局部存储（TLS）等问题。此外，子进程的tid（线程标识符）也会被正确地设置和传递。 理解这些内核实现细节对于深入学习Linux内核机制和进程管理至关重要，可以帮助开发者掌握如何在系统层面创建和管理并发进程，尤其是在涉及地址空间共享和隔离的场景下。通过分析这些源码，我们可以更好地了解Linux如何在底层保证程序的并发执行和资源管理。