引言

? ? fork函数是用于在linux系统中创建进程所使用，而最近看了看一个fork()调用是怎么从应用到glibc，最后到内核中实现的，这片文章就聊聊最近对这方面研究的收获吧。我们主要聊聊从glibc库进入内核，再从内核出来的情景，而从应用到glibc这部分本片文章就不详细说明了。为了方便期间，我们的硬件平台为arm，linux内核为3.18.3，glibc库版本为2.20，可从http://ftp.gnu.org/gnu/glibc/下载源码。

Glibc到kernel

? ? 我们设定硬件平台为arm，glibc库版本为2.20，因为不同的CPU体系结构中，glibc库通过系统调用进入kernel库的方法是不一样的。当glibc准备进入kernel时，流程如下?

?1 /* glibc最后会调用到一个INLINE_SYSCALL宏，参数如下 */
?2 INLINE_SYSCALL (clone, 5, CLONE_CHILD_SETTID | CLONE_CHILD_CLEARTID | SIGCHLD, NULL, NULL, NULL, &THREAD_SELF->tid)；
?3
?4? /* INLINE_SYSCALL的宏定义如下,可以看出在INLINE_SYSCALL宏中又使用到了INTERNAL_SYSCALL宏，而INTERNAL_SYSCALL宏最终会调用INTERNAL_SYSCALL_RAW */
?5 #define INLINE_SYSCALL(name, nr, args...) \
?6? ({ unsigned int _sys_result = INTERNAL_SYSCALL (name, , nr, args); \
?7? ? ? if (__builtin_expect (INTERNAL_SYSCALL_ERROR_P (_sys_result, ), 0)) \
?8? ? ? ? { \
?9? ? ? __set_errno (INTERNAL_SYSCALL_ERRNO (_sys_result, )); \
10? ? ? _sys_result = (unsigned int) -1; \
11? ? ? ? } \
12? ? ? (int) _sys_result; })
13
14? /* 为了方便大家理解，将此宏写为伪代码形式 */
15? int INLINE_SYSCALL (name, nr, args...)
16? {
17? ? unsigned int _sys_result = INTERNAL_SYSCALL (name, , nr, args);
18
19? ? if (__builtin_expect (INTERNAL_SYSCALL_ERROR_P (_sys_result, ), 0)) {
20? ? ? ? __set_error (INTERNAL_SYSCALL_ERRNO (_sys_result, ));
21? ? ? ? _sys_result = (unsigned int) -1;
22? ? }
23? ? return (int)_sys_result;
24? }
25
26 /* 这里我们不需要看INTERNAL_SYSCALL宏，只需要看其最终调用的INTERNAL_SYSCALL_RAW宏，需要注意的是，INTERNAL_SYSCALL调用INTERNAL_SYSCALL_RAW时，通过SYS_ify(name)宏将name转为了系统调用号
27? * name: 120（通过SYS_ify(name)宏已经将clone转为了系统调用号120）
28? * err: NULL
29? * nr: 5
30? * args[0]: CLONE_CHILD_SETTID | CLONE_CHILD_CLEARTID | SIGCHLD
31? * args[1]: NULL
32? * args[2]: NULL
33? * args[3]: NULL
34? * args[4]: &THREAD_SELF->tid
35? */
36? # define INTERNAL_SYSCALL_RAW(name, err, nr, args...)? ? \
37? ({? ? \
38? ? ? ? register int _a1 asm ("r0"), _nr asm ("r7");? ? \
39? ? ? ? LOAD_ARGS_##nr (args)? ? \
40? ? ? ? _nr = name;? ? \
41? ? ? ? asm volatile ("swi? ? 0x0? ? @ syscall " #name? ? \
42? ? : "=r" (_a1)? ? \
43? ? : "r" (_nr) ASM_ARGS_##nr? ? \
44? ? : "memory");? ? \
45? ? ? ? _a1; })
46? #endif

?

?

? ? INTERNAL_SYSCALL_RAW实现的结果就是将args[0]存到了r0...args[4]存到了r4中，并将name(120)绑定到r7寄存器。然后通过swi? 0x0指令进行了软中断。0x0是一个24位的立即数，用于软中断执行程序判断执行什么操作。当执行这条指令时，CPU会跳转至中断向量表的软中断指令处，执行该处保存的调用函数，而在函数中会根据swi后面的24位立即数(在我们的例子中是0x0)执行不同操作。在这时候CPU已经处于保护模式，陷入内核中。现在进入到linux内核中后，具体看此时内核是怎么操作的吧。

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