linux kernel_thread执行过程

kernel_thread

kernel_thread定义(kernel/fork.c)：

/** Create a kernel thread.*/
pid_t kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags)
{struct kernel_clone_args args = {.flags          = ((lower_32_bits(flags) | CLONE_VM |CLONE_UNTRACED) & ~CSIGNAL),.exit_signal    = (lower_32_bits(flags) & CSIGNAL),.stack          = (unsigned long)fn,.stack_size     = (unsigned long)arg,};return _do_fork(&args);
}

kernel_thread参数：
    int (*fn)(void *)：调用函数
    void *arg：函数调用参数
    unsigned long flags：线程标志

进入 _do_fork：

long _do_fork(struct kernel_clone_args *args)
{u64 clone_flags = args->flags;struct completion vfork;struct pid *pid;struct task_struct *p;int trace = 0;long nr;
...p = copy_process(NULL, trace, NUMA_NO_NODE, args);

进入copy_process：

/*   #define CSIGNAL         0x000000ff      /* signal mask to be sent at exit */
#define CLONE_VM        0x00000100      /* set if VM shared between processes */
#define CLONE_FS        0x00000200      /* set if fs info shared between processes */
#define CLONE_FILES     0x00000400      /* set if open files shared between processes */
#define CLONE_SIGHAND   0x00000800      /* set if signal handlers and blocked signals shared */
#define CLONE_PIDFD     0x00001000      /* set if a pidfd should be placed in parent */
#define CLONE_PTRACE    0x00002000      /* set if we want to let tracing continue on the child too */
#define CLONE_VFORK     0x00004000      /* set if the parent wants the child to wake it up on mm_release */
#define CLONE_PARENT    0x00008000      /* set if we want to have the same parent as the cloner */
#define CLONE_THREAD    0x00010000      /* Same thread group? */
#define CLONE_NEWNS     0x00020000      /* New mount namespace group */
#define CLONE_SYSVSEM   0x00040000      /* share system V SEM_UNDO semantics */
#define CLONE_SETTLS    0x00080000      /* create a new TLS for the child */
#define CLONE_PARENT_SETTID     0x00100000      /* set the TID in the parent */
#define CLONE_CHILD_CLEARTID    0x00200000      /* clear the TID in the child */
#define CLONE_DETACHED          0x00400000      /* Unused, ignored */
#define CLONE_UNTRACED          0x00800000      /* set if the tracing process can't force CLONE_PTRACE on this clone */
#define CLONE_CHILD_SETTID      0x01000000      /* set the TID in the child */
#define CLONE_NEWCGROUP         0x02000000      /* New cgroup namespace */
#define CLONE_NEWUTS            0x04000000      /* New utsname namespace */
#define CLONE_NEWIPC            0x08000000      /* New ipc namespace */
#define CLONE_NEWUSER           0x10000000      /* New user namespace */
#define CLONE_NEWPID            0x20000000      /* New pid namespace */
#define CLONE_NEWNET            0x40000000      /* New network namespace */
#define CLONE_IO                0x80000000      /* Clone io context */
*/// 不允许与其他命名空间中的进程共享根目录
if ((clone_flags & (CLONE_NEWNS|CLONE_FS)) == (CLONE_NEWNS|CLONE_FS))                                      return ERR_PTR(-EINVAL); if ((clone_flags & (CLONE_NEWUSER|CLONE_FS)) == (CLONE_NEWUSER|CLONE_FS))return ERR_PTR(-EINVAL);// 分配的线程只能在线程组内启动，线程组必须共享信号
if ((clone_flags & CLONE_THREAD) && !(clone_flags & CLONE_SIGHAND))return ERR_PTR(-EINVAL);// 线程组共享虚拟内存空间(线程或子进程共享父进程的内存空间)
if ((clone_flags & CLONE_SIGHAND) && !(clone_flags & CLONE_VM))return ERR_PTR(-EINVAL);//  define SIGNAL_UNKILLABLE       0x00000040 /* for init: ignore fatal signals */
if ((clone_flags & CLONE_PARENT) &&current->signal->flags & SIGNAL_UNKILLABLE)return ERR_PTR(-EINVAL);// 线程不能同时分配新的用户空间和pid命名空间，并且current的pid命名空间与它的子pid命名空间是同一个(同一个用户下)
if (clone_flags & CLONE_THREAD) {if ((clone_flags & (CLONE_NEWUSER | CLONE_NEWPID)) ||(task_active_pid_ns(current) != nsp->pid_ns_for_children))return ERR_PTR(-EINVAL);}// 不允许线程或当前子进程在别的时间命名空间中
if (clone_flags & (CLONE_THREAD | CLONE_VM)) {if (nsp->time_ns != nsp->time_ns_for_children)return ERR_PTR(-EINVAL);}// 清空信号标志
sigemptyset(&delayed.signal);
INIT_HLIST_NODE(&delayed.node);// 锁定当前信号
spin_lock_irq(&current->sighand->siglock);// fork期间收集多进程信号(这段时间不会触发信号执行)if (!(clone_flags & CLONE_THREAD))hlist_add_head(&delayed.node, &current->signal->multiprocess);
// 恢复信号接收
recalc_sigpending();
// 解锁当前信号
spin_unlock_irq(&current->sighand->siglock);// 如果信号为挂起状态
if (signal_pending(current))goto fork_out;retval = -ENOMEM;// 为进程/线程分配task_struct结构对象和内核栈，如果开启CONFIG_VMAP_STACK使用__vmalloc_node_range分配栈(这些内存在物理上可能是不连续的)，否则使用alloc_pages_node分配栈p = dup_task_struct(current, node);if (!p)goto fork_out;... retval = copy_creds(p, clone_flags);if (retval < 0)goto bad_fork_free;

检查创建类型，分配task_struct结构对象和内核栈，进入copy_creds：

/** Copy credentials for the new process created by fork()** We share if we can, but under some circumstances we have to generate a new* set.** The new process gets the current process's subjective credentials as its* objective and subjective credentials*/
int copy_creds(struct task_struct *p, unsigned long clone_flags)
{struct cred *new;int ret;...new = prepare_creds();if (!new)return -ENOMEM;// 如果指定创建用户空间(参考userns_operations，cred绑定用户空间，NFS中，用户对文件的访问权限用数据结构nfs_access_entry表示)if (clone_flags & CLONE_NEWUSER) {ret = create_user_ns(new);if (ret < 0)goto error_put;}...atomic_inc(&new->user->processes);p->cred = p->real_cred = get_cred(new);alter_cred_subscribers(new, 2);validate_creds(new);return 0;error_put:put_cred(new);return ret;
}

创建用户空间，回到copy_process：

说明：
linux中，任务的所有凭据都保存在(uid、gid)或通过(组、密钥、LSM安全性)一个"结构cred"类型的重新计算结构中。每个任务都通过其task_struct中名为"cred"的指针指向其凭据

delayacct_tsk_init(p);  /* Must remain after dup_task_struct() */
p->flags &= ~(PF_SUPERPRIV | PF_WQ_WORKER | PF_IDLE);
p->flags |= PF_FORKNOEXEC;
INIT_LIST_HEAD(&p->children);
INIT_LIST_HEAD(&p->sibling);
// 默认没有启动
rcu_copy_process(p);p->vfork_done = NULL;
spin_lock_init(&p->alloc_lock);
// 清空信号标志
init_sigpending(&p->pending);...// task_io_accounting：用于记录单个任务的IO统计
task_io_accounting_init(&p->ioac);
// 清空task_struct中的mm部分
acct_clear_integrals(p);// posix CPU定时器相关数据的容器
posix_cputimers_init(&p->posix_cputimers);p->io_context = NULL;
// 任务审核上下文
audit_set_context(p, NULL);
//初始化cgroup相关字段,任务与init_css_set相关联，提高cgroup性能
cgroup_fork(p);#ifdef CONFIG_LOCKDEP// 内核死锁检测模块lockdep_init_task(p);
#endif/* Perform scheduler related setup. Assign this task to a CPU. */
// 将进程和指定cpu绑定，p->wake_cpu用于唤醒该进程
retval = sched_fork(clone_flags, p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_policy;retval = perf_event_init_task(p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_policy;
retval = audit_alloc(p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_perf;
/* copy all the process information */
shm_init_task(p);
retval = security_task_alloc(p, clone_flags);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_audit;
retval = copy_semundo(clone_flags, p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_security;
retval = copy_files(clone_flags, p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_semundo;
retval = copy_fs(clone_flags, p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_files;
retval = copy_sighand(clone_flags, p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_fs;
retval = copy_signal(clone_flags, p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_sighand;
retval = copy_mm(clone_flags, p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_signal;
retval = copy_namespaces(clone_flags, p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_mm;
retval = copy_io(clone_flags, p);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_namespaces;
retval = copy_thread(clone_flags, args->stack, args->stack_size, p, args->tls);
if (retval)goto bad_fork_cleanup_io;
// 设置栈尾
stackleak_task_init(p);if (pid != &init_struct_pid) {// 分配pidpid = alloc_pid(p->nsproxy->pid_ns_for_children, args->set_tid,args->set_tid_size);if (IS_ERR(pid)) {retval = PTR_ERR(pid);goto bad_fork_cleanup_thread;}}...

对进程的各项初始化/赋值工作，回到_do_fork：

// 将特定于设备或引导的数据添加到input_pool，并初始化input_pool
add_latent_entropy();if (IS_ERR(p))return PTR_ERR(p);...// 首次唤醒创建的任务。此函数将执行一些初始调度程序统计，对于每个新创建的上下文，都必须这样做，然后将任务在运行队列上，并将其唤醒
wake_up_new_task(p);// pid引用计数器减1put_pid(pid);return nr;
}

kernel_thread函数这里做了内核线程的甄别及创建，如线程不能同时分配新的用户空间和pid命名空间，并且与父进程在同一个命名空间(用户、time)，共享父进程的信号、虚拟内存等等，有自己的内核栈。

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