5 Процессы

5

Процессы

5.1. Системные вызовы fork() и ехес()

Процесс в Linux (как и в UNIX) — это программа, которая выполняется в отдельном виртуальном адресном пространстве. Когда пользователь регистрируется в системе, под него автоматически создается процесс, в котором выполняется оболочка (shell), например, /bin/bash.

В Linux поддерживается классическая схема мультипрограммирования. При этом Linux поддерживает параллельное (или квазипараллельное при наличии только одного процессора) выполнение процессов пользователя. Каждый процесс выполняется в собственном виртуальном адресном пространстве, т.е. процессы защищены друг от друга и крах одного процесса никак не повлияет на другие выполняющиеся процессы и на всю систему в целом. Один процесс не может прочитать что-либо из памяти другого процесса (или записать в нее) без «разрешения» на то другого процесса. Санкционированные взаимодействия между процессами допускаются системой.

Ядро предоставляет системные вызовы для создания новых процессов и для управления порожденными процессами. Любая программа может начать выполняться, только если другой процесс ее запустит или произойдет какое-то прерывание (например, прерывание внешнего устройства).

В связи с развитием SMP (Symmetric Multiprocessor Architectures) в ядро Linux был внедрен механизм нитей или потоков управления (threads). Нитями также называют «легковесные» процессы. Другими словами, нить — это процесс, выполняемый в виртуальной памяти, которая используется вместе с другими нитями одного и того же «тяжеловесного» процесса. Такой «тяжеловесный процесс» обладает отдельной виртуальной памятью и может иметь несколько «легковесных» процессов.

Потоки (или нити) позволяют решать в рамках одной программы одновременно несколько задач.

Операционная система предоставляет программе некоторый интервал процессорного времени. Когда программа переходит в режим ожидания какого-либо события (например, сигнала) или освобождает процессор, операционная система передает управление другой программе. Распределяя время центрального процессора, операционная система распределяет его не между программами, а между потоками. Исходя из всего этого, потоки — это наборы команд, имеющие возможность получать время процессора. Время процессора выделяется квантами. Квант — это минимальное время, на протяжении которого поток (нить) может использовать процессор.

Когда вы вводите команду, интерпретатор производит поиск указанной программы в каталогах, которые перечислены при определении переменной окружения PATH. При этом будет выполнена первая найденная программа с указанным именем.

Если интерпретатору (shell) встречается команда, соответствующая выполняемому файлу, интерпретатор выполняет ее, начиная с точки входа (entry point). Для С-программ entry point — это функция main. Точка входа для каждой среды разработки различна. Запущенная программа тоже может создать процесс, т.е. запустить какую-то программу и ее выполнение тоже начнется с функции main. Затем с помощью системного вызова fork() создается адресное пространство — подготавливается «место» для нового процесса, а потом с помощью вызова ехес() в это адресное пространство загружается программа. Таким образом, каждый новый процесс выполняется в своей индивидуальной среде.

Для создания процессов используется системный вызов: fork(). Вызов fork() создает новое адресное пространство, которое полностью идентично адресному пространству основного процесса. Другими словами, вызов fork() создает новый процесс. После выполнения этого системного вызова вы получаете два абсолютно одинаковых процесса — основной и порожденный. Функция fork() возвращает 0 в порожденном процессе и PID (Process ID — идентификатор порожденного процесса) — в основном. PID — это целое число.

Теперь, когда процесс создан, можно запустить в нем программу с помощью вызова exec. Параметрами функции exec являются имя выполняемого файла и, если нужно, параметры, которые будут переданы этой программе. В адресное пространство порожденного с помощью fork() процесса будет загружена новая программа и ее выполнение начнется с точки входа (адрес функции main).

В качестве примера рассмотрим следующий фрагмент программы:

if (fork() == 0) wait(0);

else execl("ls", "ls", 0); /* порожденный процесс */

Теперь рассмотрим более подробно, что же делается при выполнении вызова fork():

1. Выделяется память для описателя нового процесса в таблице процессов.

2. Назначается идентификатор процесса PID.

3. Создается логическая копия процесса, который выполняет fork() — полное копирование содержимого виртуальной памяти родительского процесса, копирование составляющих ядерного статического и динамического контекстов процесса-предка.

4. Увеличиваются счетчики открытия файлов (порожденный процесс наследует все открытые файлы родительского процесса).

5. Возвращается PID в точку возврата из системного вызова в родительском процессе и 0 — в процессе-потомке.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

1.6 Процессы

Из книги Прикладные свободные программы и системы в школе автора Отставнов Максим

1.6 Процессы Наряду с файлом, понятие процесса является важнейшим в концепции открытых операционных систем.Процесс — это обладающая уникальным идентификатором единица исполняемого кода[35] в памяти.Подавая простую команду из оболочки, оператор дает ОС указание запустить


1.6 Процессы

Из книги Свободные программы и системы в школе автора Отставнов Максим

1.6 Процессы Наряду с файлом, понятие процесса является важнейшим в концепции открытых операционных систем.Процесс – это обладающая уникальным идентификатором единица исполняемого кода35 в памяти.Подавая простую команду из оболочки, оператор дает ОС указание запустить


2.2.2 Процессы

Из книги Архитектура операционной системы UNIX автора Бах Морис Дж

2.2.2 Процессы


12.3.3.4 Фиктивные процессы

Из книги Энциклопедия разработчика модулей ядра Linux автора Померанц Ори

12.3.3.4 Фиктивные процессы Когда ядро выполняет переключение контекста в однопроцессорной системе, оно функционирует в контексте процесса, уступающего управление (см. главу 6). Если в системе нет процессов, готовых к запуску, ядро переходит в состояние простоя в контексте


5 Процессы

Из книги Искусство программирования для Unix автора Реймонд Эрик Стивен

5 Процессы 5.1. Системные вызовы fork() и ехес() Процесс в Linux (как и в UNIX) — это программа, которая выполняется в отдельном виртуальном адресном пространстве. Когда пользователь регистрируется в системе, под него автоматически создается процесс, в котором выполняется оболочка


3.1.3. Взаимодействующие процессы

Из книги Основы AS/400 автора Солтис Фрэнк

3.1.3. Взаимодействующие процессы В случае Unix малозатратное создание дочерних процессов (Process-Spawning) и простое межпроцессное взаимодействие (Inter-Process Communication — IPC) делают возможным использование целой системы небольших инструментов, каналов и фильтров. Данная система будет


7.2.5. Подчиненные процессы

Из книги Искусство программирования для Unix автора Реймонд Эрик Стивен

7.2.5. Подчиненные процессы Иногда дочерние программы интерактивно принимают и возвращают данные вызвавшим их программам через каналы, связанные со стандартным выводом и вводом. В отличие от простых вызовов с созданием подоболочки и конструкций, которые выше были названы


Процессы в MI

Из книги QNX/UNIX [Анатомия параллелизма] автора Цилюрик Олег Иванович

Процессы в MI Процесс в MI — это системный объект, называемый пространством управления процессом. Обратите внимание, что эквивалентного объекта OS/400 нет. (Мы еще поговорим об этом в разделах, посвященных управлению работами). Задача процесса в MI — связать воедино ресурсы,


3.1.3. Взаимодействующие процессы

Из книги Linux глазами хакера автора Флёнов Михаил Евгеньевич

3.1.3. Взаимодействующие процессы В случае Unix малозатратное создание дочерних процессов (Process-Spawning) и простое межпроцессное взаимодействие (Inter-Process Communication — IPC) делают возможным использование целой системы небольших инструментов, каналов и фильтров. Данная система будет


7.2.5. Подчиненные процессы

Из книги Программирование для Linux. Профессиональный подход автора Митчелл Марк

7.2.5. Подчиненные процессы Иногда дочерние программы интерактивно принимают и возвращают данные вызвавшим их программам через каналы, связанные со стандартным выводом и вводом. В отличие от простых вызовов с созданием подоболочки и конструкций, которые выше были названы


Процессы

Из книги Операционная система UNIX автора Робачевский Андрей М.

Процессы Создание параллельных процессов настолько полно описано в литературе по UNIX, что здесь мы приведем лишь минимально необходимый беглый обзор, останавливаясь только на отличительных особенностях ОС QNX.Всякое рассмотрение предполагает наличие системы понятий.


3.4. Процессы

Из книги UNIX — универсальная среда программирования автора Пайк Роб

3.4. Процессы Для того чтобы эффективно управлять своим компьютером, вы должны досконально изучить свой сервер и работающие на нем процессы. Взломав ваш сервер, злоумышленник постарается запустить на нем какую-либо программу, которая незаметно будет выдавать хакеру права


Глава 3 Процессы

Из книги автора

Глава 3 Процессы Выполняющийся экземпляр программы называется процессом. Если на экране отображаются два терминальных окна, то, скорее всего, одна и та же терминальная программа запущена дважды — ей просто соответствуют два процесса. В каждом окне, очевидно, работает


Процессы

Из книги автора

Процессы В главе 1 уже упоминались процессы. Однако знакомство ограничивалось пользовательским, или командным интерфейсом операционной системы. В этом разделе попробуем взглянуть на них с точки зрения программиста.Процессы являются основным двигателем операционной