Lab 002 · clone / futex / TLS 验证

对应 document/book/14-process-advanced/002/。验证档 A 档(clone 起线程可见)+ B(共享/复制内部)。验证靠构建 + 测试 + grep + 双线程交错。

目标

确认四件事:

1. sys_clone / sys_futex 在,CLONE_* flag 路由(共享 vs 复制);
2. TLS(fs_base)——CLONE_SETTLS 设子线程 fs_base,context_switch 恢复;
3. cleartid(task_exit_cleartid)——CLONE_CHILD_CLEARTID 的 pthread_join 协议;
4. run-kernel-test 从 001 的 783 涨到 809。

步骤

1. 构建 + 测试

git checkout 002_proc_clone_futex_tls 2>/dev/null || git checkout 002_*
cmake -B build -S . && cmake --build build -j$(nproc) > /tmp/b.log 2>&1; echo "build=$?"
cmake --build build --target run-kernel-test

2. clone / futex / TLS

grep -rn 'sys_clone\|sys_futex' kernel/syscall/
grep -rn 'fs_base\|task_exit_cleartid\|CLONE_SETTLS\|CLONE_CHILD_CLEARTID\|CLONE_VM' kernel/proc/process.hpp kernel/proc/fork.cpp

思考:CLONE_VM 共享地址空间时,生出来的是线程还是进程?——线程(两执行流跑同一套页表)。CLONE_THREAD 的兄弟关系:同 tgid,getpid 都返组长 pid。cleartid 怎么实现 pthread_join?——见章节:join 的线程在 cleartid 地址 futex_wait;被 join 的 exit 时清零+wake,零额外机制。

3.(GOTCHA #18)子进程栈返回

去看 fork.cpp 里 clone 子帧的 user_rsp patch(*(child->kernel_stack_top-96)=stack)。思考:为什么能直接按 kernel_stack_top 定位帧,不用从当前 rsp 算偏移?——见章节:syscall 入口建的 pt_regs 帧固定在 [kernel_stack_top-96, kernel_stack_top),在栈顶固定位置。

4.(A 档)双线程交错

内核测试里 clone(CLONE_VM|CLONE_THREAD|CLONE_SETTLS, stack, ...) 起兄弟线程:两线程同 tgid、各跑各的 TLS、futex 协调。这就是 A 档端到端。真 pthread 程序要等 F10 musl libpthread。

验收清单

• [ ] 构建 build=0,run-kernel-test ~809。
• [ ] sys_clone/sys_futex 在,CLONE_* flag 路由。
• [ ] TLS(fs_base)+ cleartid 在。
• [ ] 能说清「fork vs clone(CLONE_VM)」「cleartid 怎么做 pthread_join」「GOTCHA#18 子栈返回」。

别做这些

• 别在测试 helper 里改了 current 不配对恢复——TEST_ASSERT 早返回会跳过 set_current(prev) → current 悬垂 → 后续测试崩(本弧调试 saga)。
• 别忘了 clone 子帧要 patch user_rsp 槽(否则子进程返回父栈,不是调用者给的 stack)。