shell程序、fork()函数、execve()函数之间什么关系？

xufeiyunwindows 2008-11-28 11:29:39

加精

目前在看linux内核代码方面的东西，目前主要是文件系统FS这一块的内容。
在exec.c源码文件中，有一个函数 do_execve() 这个函数是会被 “系统调用”函数 sys_execve()会调用的，而sys_execve()是某进程通过“中断调用过程”(int 0x80, 功能号为__NR__EXECVE)被调用的，即sys_execve()函数的实现是直接通过汇编写的，如下：
####这是 sys_execve() 系统调用。取中断调用程序的代码指针作为参数调用C函数(do_execve())
[本人附加说明：sys_execve()被编译中汇编后，在汇编代码中对应的该函数“入口地址”就是指标号“_sys_execve”处的地址]
# do_execve()在(fs/exec.c,182)。
.align 2
_sys_execve:
lea EIP(%esp),%eax
pushl %eax
call _do_execve
addl $4,%esp # 丢弃调用时压入栈的EIP值
ret

现在问题是，在linux下，如果要执行一个特定的可执行程序(假如是 hello 可执行程序)，我们一般会在命令行中直接输入 hello 后回车，这时命令行所在的进程(即父进程，这个父进程一般应该是 /bin/sh，也可能是别的shell程序，如csh,bash等，但这里就以 sh 为例)，然后这个父进程会通过fork()函数“创建”出一个子进程(假如以B表示该子进程吧)来，然后在B中执行 hello 这个程序(即子进程会调用execve()函数加载 hello 程序，然后在子进程空间中“转向”去执行这个程序)，这样子进程B就是hello程序的进程了。
这里就有以下问题：
1、sh本身是可执行程序吗？(很多地方说，sh是解释程序)如果是解释程序？sh有源码吗？或是说 sh会解释命令行中的参数信息吧(因为 do_execve()中的参数莫名其妙地被传入了)。 sh做了些什么工作呢？
2、子进程B是在 sh 程序内部被 fork() 出来的吗？也就是说，sh程序会调用 fork() 函数吗？还做了其他什么工作呢？
3、子进程B在执行过程中，会在什么时候调用“系统调用函数”sys_execve()呢？ (调用方式可能是通过“系统中断调用”int 0x80，功能号为__NR_execve (值为11)也可能是直接通过 execve() 而“转向”调用“系统中断调用”)
4、init()函数中fork()出了一个子进程，该子进程负责execve() sh解释程序，即sh程序也是通过 execve() 函数完成被加载及运行的，sh一直在运行，所以我们可以看到命令行界面的。

init（）程序中执行sh的代码如下所示：

[说明：前面的省略了]
// 关闭了句柄0(stdin)，以只读方式打开/etc/rc 文件，并执行/bin/sh 程序，所带参数和

// 环境变量分别由argv_rc 和envp_rc 数组给出。参见后面的描述。

if (!(pid = fork ()))
{
close (0);
if (open ("/etc/rc", O_RDONLY, 0))
_exit (1);// 如果打开文件失败，则退出(/lib/_exit.c,10)。
execve ("/bin/sh", argv_rc, envp_rc); // 装入/bin/sh 程序并执行。

_exit (2); // 若execve()执行失败则退出(出错码2,“文件或目录不存在”)。

}
[后面省略了]

即/bin/sh这个解释程序一直在运行着，然后等待着用户在命令行中输入信息。
假如就是 hello 程序，这样就回到了前面的问题了。

赵博士的《linux内核完全剖析》一书中在exec.c程序中有这样的描述：
“当一个程序使用fork()函数创建了一个子进程时，通过会在该子进程中调用exec()函数簇之一以加载执行另一个新程序。”
这里的“exec()函数簇之一”应该就是指：execve() 函数了，而这个execve()函数是通过宏定义来实现的，宏定义中就是
通过汇编完成“系统中断调用”，对应的中断向量号是0x80，采用的调用功能号是 __NR__EXECVE ，代码如下：

通过宏来完成对execve()函数的定义：

_syscall3 (int, execve, const char *, file, char **, argv, char **, envp)

#define _syscall3(type,name,atype,a,btype,b,ctype,c) \
type name(atype a,btype b,ctype c) \
{ \
long __res; \
__asm__ volatile ( "int $0x80" \
: "=a" (__res) \
: "" (__NR_##name), "b" ((long)(a)), "c" ((long)(b)), "d" ((long)(c))); \
if (__res>=0) \
return (type) __res; \
errno=-__res; \
return -1; \
}

所以调用 execve() 函数时，就会调用用C声明的sys_execve()函数，而sys_execve()函数的实现是直接通过汇编写的(开头部分)。

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