Морис Бах - Архитектура операционной системы UNIX

Системные процессы выполняются исключительно в режиме ядра. Они могут порождаться нулевым процессом (например, процесс замещения страниц vhand), который затем становится процессом подкачки. Системные процессы похожи на управляющие процессы тем, что они выполняют системные функции, при этом они обладают большими возможностями приоритетного выполнения, поскольку лежащие в их основе программные коды являются составной частью ядра. Они могут обращаться к структурам данных и алгоритмам ядра, не прибегая к вызову системных функций, отсюда вытекает их исключительность. Однако, они не обладают такой же гибкостью, как управляющие процессы, поскольку для того, чтобы внести изменения в их программы, придется еще раз перекомпилировать ядро.

алгоритм init /* процесс init, в системе именуемый „процесс 1“ */

входная информация: отсутствует

выходная информация: отсутствует

{

fd = open("/etc/inittab", O_RDONLY);

while (line_read(fd, buffer)) { /* читать каждую строку файла */

if (invoked state != buffer state) continue; /* остаться в цикле while */

/* найден идентификатор соответствующего состояния */

if (fork() == 0) {

execl("процесс указан в буфере");

exit();

}

/* процесс init не дожидается завершения потомка */

/* возврат в цикл while */

}

while ((id = wait((int*) 0)) != -1) {

/* проверка существования потомка; если потомок прекратил существование, рассматривается возможность его перезапуска, в противном случае, основной процесс просто продолжает работу */

}

}

Рисунок 7.31. Алгоритм выполнения процесса init

Формат: идентификатор, состояние, действие, спецификация процесса

Поля разделены между собой двоеточиями

Комментарии в конце строки начинаются с символа '# '

co::respawn:/etc/getty console console #Консоль в машзале

46:2:respawn:/etc/getty -t 60 tty46 4800H #комментарии

Рисунок 7.32. Фрагмент файла inittab

В данной главе были рассмотрены системные функции, предназначенные для работы с контекстом процесса и для управления выполнением процесса. Системная функция fork создает новый процесс, копируя для него содержимое всех областей, подключенных к родительскому процессу. Особенность реализации функции fork состоит в том, что она выполняет инициализацию сохраненного регистрового контекста порожденного процесса, таким образом этот процесс начинает выполняться, не дожидаясь завершения функции, и уже в теле функции начинает осознавать свою предназначение как потомка. Все процессы завершают свое выполнение вызовом функции exit, которая отсоединяет области процесса и посылает его родителю сигнал „гибель потомка“. Процесс-родитель может совместить момент продолжения своего выполнения с моментом завершения процесса-потомка, используя системную функцию wait. Системная функция exec дает процессу возможность запускать на выполнение другие программы, накладывая содержимое исполняемого файла на свое адресное пространство. Ядро отсоединяет области, ранее занимаемые процессом, и назначает процессу новые области в соответствии с потребностями исполняемого файла. Совместное использование областей команд и наличие режима „sticky-bit“ дают возможность более рационально использовать память и экономить время, затрачиваемое на подготовку к запуску программ. Простым пользователям предоставляется возможность получать привилегии других пользователей, даже суперпользователя, благодаря обращению к услугам системной функции setuid и setuid-программ. С помощью функции brk процесс может изменять размер своей области данных. Функция signal дает процессам возможность управлять своей реакцией на поступающие сигналы. При получении сигнала производится обращение к специальной функции обработки сигнала с внесением соответствующих изменений в стек задачи и в сохраненный регистровый контекст задачи. Процессы могут сами посылать сигналы, используя системную функцию kill, они могут также контролировать получение сигналов, предназначенных группе процессов, прибегая к услугам функции setpgrp.

Командный процессор shell и процесс начальной загрузки init используют стандартные обращения к системным функциям, производя набор операций, в других системах обычно выполняемых ядром. Shell интерпретирует команды пользователя, переназначает стандартные файлы ввода-вывода данных и выдачи ошибок, порождает процессы, организует каналы между порожденными процессами, синхронизирует свое выполнение с этими процессами и формирует коды, возвращаемые командами. Процесс init тоже порождает различные процессы, в частности, управляющие работой пользователя за терминалом. Когда такой процесс завершается, init может породить для выполнения той же самой функции еще один процесс, если это вытекает из информации файла „/etc/inittab“.

1. Запустите с терминала программу, приведенную на Рисунке 7.33. Переадресуйте стандартный вывод данных в файл и сравните результаты между собой.

main() {

printf("hello\n“);

if (fork() == 0) printf("world\n“);

}

Рисунок 7.33. Пример модуля, содержащего вызов функции fork и обращение к стандартному выводу

2. Разберитесь в механизме работы программы, приведенной на Рисунке 7.34, и сравните ее результаты с результатами программы на Рисунке 7.4.

#include ‹fcntl.h›

int fdrd, fdwt;

char c;

main(argc, argv)

int argc; char *argv[];

{

if (argc != 3) exit(1);

fork();

if ((fdrd = open(argv[1], O_RDONLY)) == -1) exit(1);

if (((fdwt = creat(argv[2], 0666)) == -1) && ((fdwt = open(argv[2], O_WRONLY)) == -1)) exit(1);

rdwrt();

}

rdwrt() {

for (;;) {

if (read(fdrd, &c, 1) != 1) return;

write(fdwt, &c, 1);

}

}

Рисунок 7.34. Пример программы, в которой процесс-родитель и процесс-потомок не разделяют доступ к файлу

3. Еще раз обратимся к программе, приведенной на Рисунке 7.5 и показывающей, как два процесса обмениваются сообщениями, используя спаренные каналы. Что произойдет, если они попытаются вести обмен сообщениями, используя один канал?

4. Возможна ли потеря информации в случае, когда процесс получает несколько сигналов прежде чем ему предоставляется возможность отреагировать на них надлежащим образом? (Рассмотрите случай, когда процесс подсчитывает количество полученных сигналов о прерывании.) Есть ли необходимость в решении этой проблемы?

5. Опишите механизм работы системной функции kill.

6. Процесс в программе на Рисунке 7.35 принимает сигналы типа „гибель потомка“ и устанавливает функцию обработки сигналов в исходное состояние. Что происходит при выполнении программы?