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xv6内核exec与fork协同创建进程实战

共计 30 章节

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xv6操作系统概述 · 进程与内存管理基础 · fork与exec的核心地位

课程导论xv6

xv6源码结构

内核源码目录分析 · Makefile构建系统 · 关键头文件与数据结构预览

xv6源码结构

进程控制块（proc）

struct proc结构体详解 · 状态字段 · 上下文

proc进程控制块

进程地址空间

页表与虚拟内存布局 · 用户栈与内核栈 · trapframe结构

进程地址空间页表

系统调用入口

syscall.c与syscall.… · 系统调用编号 · 用户态到内核态的切换流程

系统调用入口syscall.c

fork系统调用（上）

sys_fork入口 · allocproc分配进程槽 · 复制父进程的上下文

fork系统调用

fork系统调用（中）

uvmcopy复制页表与物理内存 · 写时拷贝（COW）思想引入

fork系统调用

fork系统调用（下）

文件描述符复制 · 返回子进程PID · 父子进程调度与执行

fork系统调用

exec系统调用（上）

sys_exec入口 · 解析用户态路径 · 读取ELF文件头

exec系统调用

exec系统调用（中）

loadseg加载程序段 · 分配用户内存 · 设置栈与参数

exec系统调用

exec系统调用（下）

设置trapframe与epc · 释放旧进程资源 · 返回新程序入口

exec系统调用

fork与exec的协同

典型Shell执行流程 · fork创建子进程 · exec加载新程序

进程生命周期

从创建到退出 · wait系统调用 · 僵尸进程与资源回收

进程生命周期从创建到退出

文件描述符的继承

fork时文件表复制 · exec时文件描述符保持 · 重定向实现原理

文件描述符的继承fork

管道与进程通信

pipe系统调用 · 管道缓冲区 · fork+pipe实现父子进程通信

管道进程通信

Shell实战（一）

sh.c源码分析 · 主循环 · 读取命令与参数解析

Shell实战（二）

fork+exec执行简单命令 · 等待子进程完成

Shell实战（三）

输入输出重定向实现 · 符号处理

Shell输入输出重定向实…

Shell实战（四）

管道命令实现 · 多个进程串联 · pipe与fork结合

Shell管道命令实现

内存管理细节

kalloc与kfree · 物理内存分配器 · 页表操作函数

内存管理细节kalloc

上下文切换

swtch函数 · scheduler调度循环 · 进程切换的完整流程

上下文切换swtch

xv6自旋锁实现 · acquire与release · 锁在fork/exec中的使用

用户态陷入内核 · 系统调用trap流程 · 时钟中断与进程抢占

trap用户态陷入内核

xv6 SMP架构 · 每个CPU的进程调度 · 锁竞争优化

多核支持xv6

exec的ELF加载细节

ELF文件格式解析 · program header · 加载到内存

fork的写时拷贝（COW）实现

懒分配 · 缺页处理 · 共享物理页

进程退出与清理

exit系统调用 · 关闭文件描述符 · 唤醒父进程

进程退出清理

wait系统调用

等待子进程 · 获取退出状态 · 释放proc结构

wait系统调用

编写一个迷你Shell · 支持fork+exec+管道+重定向

综合实战Shell

fork与exec设计哲学 · xv6对现代操作系统的启示 · 进一步学习路径

课程总结fork