fork原理--Linux实现
fork的一些特征是怎么实现的？
比如：
1. 为什么父进程返回子进程pid， 子进程返回0？
2. 子进程是如何做到与父进程“一模一样的”？
3. 子进程同父进程一样，都是从调用fork处继续向下执行，而不是子进程从头执行？
下面直接看源码来分析。
注：如果不额外说明，为了阅读方便，以下展示源码都已删减。
从父进程调用fork开始; 就不写程序了。
大家都知道，这是一个系统调用，当父进程调用fork()时，大体过程如下：
fork() -> int 0x80 -> 调用system_call这个汇编函数 --> 调用其对应的内核函数sys_fork();
（详细的系统调用过程可以去另一篇文章了解一下）
为什么要列出这个过程呢，因为这个过程反映了压栈的顺序，这里先不详述，下面会用到这个调用过程。
好了，现在我们知道，最终是调用了sys_fork, 看一下它的实现，这是一个汇编函数：
kernel/syscall.s
其实sys_fork的实现就分两个步骤（两个C函数）：
- find_empty_process
- copy_process
其实从名字上也能看出来这两个函数要干嘛了，我们来详细看一下：
find_empty_process:
kernel/fork.c
Linux把所有的进程（的指针）放在task这个数组里，所以只需要一个下标就可以表示一个进程了，find_empty_process就是在task数组中找一个空位置，返回这个位置的下标（作为子进程的pid），失败返回负数。
注意：C函数的返回值存放在eax寄存器中，也就是说find_empty_process调用完成后，返回值（子进程pid或负数）放在eax中，所以sys_fork那个汇编函数中
在call find_empty_process后，
通过testl eax, eax 判断find_empty_process的返回值（eax）是否为负数，是负数则返回（没有找到空闲位置，子进程没地方放，自然没必要进行下面的复制操作）。
如果find_empty_process找到了一个空闲位置（子进程pid），则进行压栈操作，调用copy_process进行复制操作（这是fork函数的核心）。
kernel/fork.c
首先看参数，这辈子头一次见这么长的参数列表，但是这些参数是什么时候赋值或者说压栈的呢？
这些参数实际上包含了从中断开始所有的相关压栈操作，也就是说从中断（int 0x80发生那一该）就已经在为这个函数的参数作准备了。
文章开始的调用顺序应该没忘了，就是它们为copy_process一个个压入参数。
从int 0x80: 发生中断自动压栈：ip, cs, eflags, sp, ss
然后在system_call：
在这里插入图片描述
kernel/syscall.s
一直到sys_fork在call coyp_process之前的几个push, 正好和copy_process的参数是一一对应的。
我们这里只关注重要的参数：nr, ip.
nr是第一个参数，肯定是call copy_process之前最后一条压栈指令压入的（参数从右向左压栈），对应push eax, 也就是find_empty_process的返回值（task数组的空闲位置）。
ip是发生中断时压入的，int 0x80的下一条指令的地址，也就是中断返回后的地址。
这里不要认为是中断处理程序的地址。
这里压入的是instructor1, 而不是system_call, 所以下面把这个ip赋值给子进程ip后，子进程再执行，就是从instrutor1位置（可以认为是fork()后一条指令了，因为fork()几乎 就触发了一条int 0x80指令）
int 0x80压入的就是fork()后一条指令地址（这就是为什么子进程会和父进程一样从fork()之后继续执行）。
我们进入copy_process的函数体，看它是如何复制进程的。
上面代码再粘一遍。
123行申请一页内存，这是为子进程的pcb申请的空间;
125行，task[nr] = p， 直接把子进程放入调度队列，子进程信息还没有构建，直接调度不会有问题吗？
当然不会，进入中断时会关闭中断，没有时钟中断，当然不会引起调度，可以放心向下执行下面的操作。
127行，*p = *current, p是指向子进程的pcb， current是指向当前进程（也就是父进程：调用fork的进程）的pcb, 这句是直接把父进程的pcb复制给子进程。
然后下面的大部分代码都是对子进程pcb进行修改的（父子进程pcb不可能完全一样，pid, 栈等肯定不一样）。
129行设置子进程pid
130行设置子进程的内核栈，指向pcb页末。（进程初始化都会这么设置）
然后设置ip。
134行设置 eax值为0, 前边讲汇编函数时讲到了函数返回值是放在eax中的，现在把子进程eax的值置为0, 将来eax被调度，取出eax后就是子进程fork的返回值（0）。
138行调用copy_mem主要是复制页表（此版本所有进程共享页目录表，所以只需要复制页表）。
71行设置ldt[1], 这是代码段（子进程的）。
72行设置ldt[2], 这是数据段。
然后调用copy_page_table()复制页表。由于本文不是讲解内存管理，所以对这个函数不做详细介绍。
这里只需要知道copy_mem只复制了页表！！！
然后copy_process最后也只是更新了打开文件数（全都+1），设置tss，ldt，运行状态。就结束了。也就是说整个fork结束了，那么只复制了页表，父子进程不会相互影响吗？答案是肯定的。
fork只需要页表，而不复制所有物理内存页面，父子进程共享！！！。
copy_page_table非常复杂，只需要关注一下177行，this_page &= ~2, 这行的意思是把父进程的物理内存置为只读（此时父子进程共享），那么什么时候真正进行复制这些物理内存页面呢？
写的时候。是的，这就是LInux的写时复制机制。（见文章）
本文主要是笔记加入个人理解，如有错误，还望指正。
参考：《Linux 内核完全剖析》