fork系统调用用于创建一个新进程，称为子进程，它与进行fork()调用的进程(父进程)并发运行。创建新的子进程后，两个进程都将执行fork()系统调用之后的下一条指令。子进程使用相同的PC(程序计数器)，相同的CPU寄存器，相同的打开文件，这些文件在父进程中使用。fork和一般的系统调用相比，其特殊之处在于，一次系统调用有两次返回：进程通过fork系统调用在内核里面变成了父子两个进程，两个进程均从fork()返回，其中父进程返回子进程id，子进程返回0（成功的情况下）。

linux下fork系统调用是通过do_fork来实现的，具体过程如下：首先是用户程序调用fork（），然后是库函数fork（），系统调用fork（通过系统调用号），通过sys_call_table中寻到sys_fork()的函数地址，调用sys_fork,最后调用do_fork

核心部分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;

        /*
         * Determine whether and which event to report to ptracer.  When
         * called from kernel_thread or CLONE_UNTRACED is explicitly
         * requested, no event is reported; otherwise, report if the event
         * for the type of forking is enabled.
         */
        if (!(clone_flags & CLONE_UNTRACED)) {
                if (clone_flags & CLONE_VFORK)
                        trace = PTRACE_EVENT_VFORK;
                else if (args->exit_signal != SIGCHLD)
                        trace = PTRACE_EVENT_CLONE;
                else
                        trace = PTRACE_EVENT_FORK;

                if (likely(!ptrace_event_enabled(current, trace)))
                        trace = 0;
        }

        p = copy_process(NULL, trace, NUMA_NO_NODE, args);
        add_latent_entropy();

        if (IS_ERR(p))
                return PTR_ERR(p);

        /*
         * Do this prior waking up the new thread - the thread pointer
         * might get invalid after that point, if the thread exits quickly.
         */
        trace_sched_process_fork(current, p);

        pid = get_task_pid(p, PIDTYPE_PID);
        nr = pid_vnr(pid);

        if (clone_flags & CLONE_PARENT_SETTID)
                put_user(nr, args->parent_tid);

        if (clone_flags & CLONE_VFORK) {
                p->vfork_done = &vfork;
                init_completion(&vfork);
                get_task_struct(p);
        }

        wake_up_new_task(p);

        /* forking complete and child started to run, tell ptracer */
        if (unlikely(trace))
                ptrace_event_pid(trace, pid);

        if (clone_flags & CLONE_VFORK) { 
            if (!wait_for_vfork_done(p, &vfork))
                        ptrace_event_pid(PTRACE_EVENT_VFORK_DONE, pid);
        }

        put_pid(pid);
        return nr;
}

其中，重点部分为copy_process:

static __latent_entropy struct task_struct *copy_process(
                    struct pid *pid,
                    int trace,
                    int node,
                    struct kernel_clone_args *args)
{
    ...
    p = dup_task_struct(current, node);
    ...
    /* 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_tls(clone_flags, args->stack, args->stack_size, p,
                 args->tls);  
    if (retval)
        goto bad_fork_cleanup_io;
    ...
    return p;
    ...

进程的创建过程大致是父进程通过fork系统调用进入内核_ do_fork函数，复制进程描述符及相关进程资源、分配子进程的內核堆栈并对內核堆栈和 thread等进程关键上下文进行初始化，最后将子进程放入就绪队列，fork系统调用返回；而子进程则在被调度执行时根据设置的內核堆栈和thread等进程关键上下文开始执行。如下图所示：

1.陷入内核；

      2.加载新的可执行文件并进行可执行性检查；

      3.将新的可执行文件映射到当前运行进程的进程空间中，并覆盖原来的进程数据；

      4.将EIP的值设置为新的可执行程序的入口地址。如果可执行程序是静态链接的程序，或不需要其他的动态链接库，则新的入口地址就是新的可执行文件的main函数地址；如果可执行程序还需要其他的动态链接库，则入口地址是加载器ld的入口地址；

      5.返回用户态，程序从新的EIP出开始继续往下执行。至此，老进程的上下文已经被新的进程完全替代了，但是进程的PID还是原来的。

  execve的特殊之处在于，需要通过修改原来的中断上下文，使得系统调用返回后能够指向新的可执行程序的入口。