Курынин Р.В., Машечкин И.В., Терехин А.Н. - Конспект лекций по ОС (1114685), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Приобращении процесса к данному системному вызову операционная система создает копиютекущего процесса, т.е. появляется еще один процесс, тело которого полностью идентичноисходному процессу. Это означает, что система заносит в таблицу процессов новую запись, темсамым новый процесс получает уникальный идентификатор, а также в системе создается контекстдля дочернего процесса.Новый процесс наследует почти все атрибуты исходного родительского процесса, заисключением идентификационной информации (т.е. у дочернего процесса, в частности, свойидентификатор PID и иной идентификатор родительского процесса).
Среди прочего дочернийпроцесс наследует открытые отцовским процессом файлы. На это свойство в ОС Unix опираютсямногие механизмы. Хотя необходимо отметить, что наследуются необязательно все открытыефайлы: если некоторый файл открывался в специальном режиме, то при формировании дочернегопроцесса этот файл для него будет автоматически закрыт.#include <sys/types.h>93#include <unistd.h>pid_t fork(void);Соответственно, при успешном завершении сыновнему процессу возвращается значение 0,а родительскому процессу — идентификатор порожденного процесса; в случае ошибкивозвращается -1, а в переменной errno будет храниться код ошибки.
Поскольку дочерний процессявляется копией отцовского процесса, то возникает проблема, как отличить, какой из процессов вданный момент обрабатывается. Анализируя результат, возвращаемый системным вызовом fork(),можно определить, что текущий процесс является предком или потомком.Рассмотрим пример (2.2.2). Пускай в системе обрабатывается процесс с идентификатором2757. В некоторый момент времени этот процесс обращается к системному вызову fork(), врезультате чего в системе появляется новый процесс, который, предположим, имеетидентификатор 2760. Сразу оговоримся, что дочерний процесс может получить совершеннопроизвольный идентификатор, отличный от нуля и единицы (обычно система выделяет новомупроцессу первую свободную запись в таблице процессов).
По выходу из системного вызова fork()процесс 2757 продолжит свое выполнение с первой команды из then-блока, а дочерний процесс2760 — с первой команды из else-блока. Далее эти процессы ведут себя независимо с точки зрениясистемного управления процессами: в частности, порядок их обработки на процессоре в общемслучае пользователю неизвестен и зависит от той или иной реализованной в системе стратегиипланирования времени процессора.PID=2757main(){if((pid=fork())>0){...}else{...}}fork()PID=2757PID=2760main(){if((pid=fork())>0){...}else{...}}main(){if((pid=fork())>0){...}else{...}}Предок: выполняютсяоператоры в if-секцииПотомок: выполняютсяоператоры в else-секцииРис. 76.Пример использования системного вызова fork().Рассмотрим еще один пример.
В данном случае используются дополнительно двасистемных вызова: getpid() для получения идентификатора текущего процесса и getppid() дляполучения идентификатора родительского процесса. Итак, данный процесс при запуске печатаетна экране идентификаторы себя и своего отца, затем производит обращение к системному вызовуfork(), после чего и данный процесс, и его потомок снова печатают идентификаторы.94Соответственно, на экране в случае успешной обработки всех системных вызовов будутнапечатаны три строки.int main(int argc, char **argv){/* печать PIDтекущего процесса и PID процесса-предка */printf("PID=%d; PPID=%d \n", getpid(), getppid());/* создание нового процесса */fork();/* с этого момента два процесса функционируют параллельно инезависимо*//* оба процесса печатают PID текущего процесса и PIDпроцесса-предка */printf("PID=%d; PPID=%d \n", getpid(), getppid());}Редко бывает, когда в процессе происходит обращение лишь к системному вызову fork().Обычно к нему происходит обращение в связке с одним из семейства системных вызовов exec().Последние обеспечивают смену тела текущего процесса.
В это семейство входят вызовы, укоторых в названии префиксная часть обычно представлена как exec, а суффиксная часть служитдля уточнения сигнатуры того или иного системного вызова. В качестве иллюстрации приведемопределение системного вызова execl().#include <unistd.h>int execl(const char *path, char *arg0, ..., char *argn, 0);Параметр path указывает на имя исполняемого файла. Параметры arg0, …, argn являютсяаргументами программы, передаваемые ей при вызове (это те параметры, которые будутсодержаться в массиве argv при входе в программу).
При неудачном завершении возвращается -1,а в переменной errno устанавливается код ошибки.Итак, концептуально все системные вызовы семейства exec() работают следующимобразом. Через параметры вызова передается указание на имя некоторого исполняемого файла, атакже набор аргументов, которые передаются внутрь при запуске этого исполняемого файла. Привыполнении данных системных вызовов происходит замена тела текущего процесса на тело,образованное в результате загрузки исполняемого файла, и управление передается на точку входав новое тело.Рассмотрим небольшой пример (2.2.2). Запускается процесс (ему ставится в соответствиеидентификатор 2757), который обращается к системному вызову execl(), для смены своего телателом команды ls -l, которая отображает содержимое текущего каталога. Реализация даннойкоманды хранится, соответственно, в файле /bin/ls.
После успешного завершения системного95вызова execl() процесс (с тем же идентификатором 2757) будет содержать реализацию команды ls,и управление в нем будет передано на точку входа (т.е. запустится функция main()).При обращении к системным вызовам семейства exec() сохраняются основные атрибутытекущего процесса (в частности, идентификатор процесса, идентификатор родительскогопроцесса, приоритет и др.), а также сохраняются все открытые в текущем процессе файлы (заисключением, быть может, файлов, открытых в специальном режиме).
С другой стороны,изменяются режимы обработки сигналов, эффективные идентификаторы владельца и группы ипрочая системная информация, которая должна корректироваться при смене тела процесса.PID=2757PID=2757main(){execl(“/bin/ls”,”ls”,”-l”,(char*)0);}execl()main(){/* реализацияпрограммы ls */}Рис. 77.Пример использования системного вызова execl().Приведем ряд примеров для иллюстрации применения различных вызовов семейства exec().Пример. Если обращение к системному вызову будет неуспешным, то функция printf()отобразит на экране соответствующий текст.#include <unistd.h>int main(int argc, char **argv){.../*тело программы*/...execl(“/bin/ls”, ”ls”, ”-l”, (char*)0);/* или execlp(“ls”, ”ls”, ”-l”, (char*)0); */printf(“это напечатается в случае неудачного обращения кпредыдущей функции, к примеру, если не был найден файл ls \n”);...}Пример.
Вызов C-компилятора. В данном случае второй параметр — вектор изуказателей на параметры строки, которые будут переданы в вызываемую программу. Как и ранее,первый указатель — имя программы, последний — нулевой указатель. Эти вызовы удобны, когдазаранее неизвестно число аргументов вызываемой программы.int main(int argc, char **argv)96{char *pv[]={“cc”, “-o”, “ter”, “ter.c”, (char*)0};.../*тело программы*/...execv (“/bin/cc”, pv);...}Итак, мы рассмотрели по отдельности системные вызовы fork() и exec(), но в ОС Unixобычно применяется связка вызовов fork-exec.Для иллюстрации сказанного рассмотрим еще один пример.
В данном случае родительскийпроцесс (PID = 2757) порождает своего потомка посредством обращения к системному вызовуfork(), после чего в отцовском процессе управление переходит на else-блок. В то же время вдочернем процессе (PID = 2760) управление передается на первую инструкцию then-блока, гдепроисходит обращение к системному вызову execl(). После чего тело дочернего процесса меняетсяна тело команды ls.PID=2757main(){if((pid=fork())>0){...}else{...}}PID=2760main(){/* реализацияпрограммы */}fork()exec()PID=2757main(){if((pid=fork())>0){...}else{...}}PID=2760main(){if((pid=fork())>0){...}else{...}}Рис. 78.Пример использования схемы fork-exec.Рассмотрим еще один пример.
Программа порождает три процесса, каждый из которыхзапускает программу echo посредством системного вызова exec(). Данный пример демонстрируетважность проверки успешного завершения системного вызова exec(), в противном случаевозможно исполнение нескольких копий исходной программы.
В нашем случае, если все вызовыexec() проработают неуспешно, то копий программ будет восемь. Если все вызовы exec() будутуспешными, то после последнего вызова fork() будет существовать четыре копии процесса. Вкаком порядке они пойдут на выполнение предсказать трудно.97int main(int argc, char **argv){if(fork() == 0){execl(“/bin/echo”,”echo”,”это”,”сообщение один”,NULL);printf(“ошибка”);}if(fork() == 0){execl(“/bin/echo”,”echo”,”это”,”сообщение два”,NULL);printf(“ошибка”);}if(fork() == 0){execl(“/bin/echo”,”echo”,”это”,”сообщение три”,NULL);printf(“ошибка”);}printf(“процесс-предок закончился”);}Результат работы может быть следующим:процесс-предок закончилсяэто сообщение триэто сообщение одинэто сообщение дваТеперь рассмотрим системные вызовы, которые сопутствуют базовым системным вызовамуправления процессами в ОС Unix.
Прежде всего, речь пойдет о завершении процесса. Вообщеговоря, процесс может завершиться по одной из двух причин. Первая причина связана свозникновением в процессе сигнала. Сигнал можно считать программным аналогом прерывания, иречь о них пойдет ниже при обсуждении вопросов взаимодействия процессов. Сигнал может бытьсвязан с тем, что в процессе произошло деление на ноль, или сигнал может прийти от другогопроцесса с указанием незамедлительного завершения.
Вторая причина связана с обращением ксистемному вызову завершения процесса. При этом обращение может быть явным, когда в теле98программы встречается обращение к системному вызову _exit(), или неявным, если происходитвыполнение оператора return языка C внутри функции main(). В последнем случае компиляторзаменит действие оператора return обращением к системному вызову _exit().#include <unistd.h>void _exit(int status);Системный вызов exit() не возвращает никакого значения, поскольку он всегдапрорабатывает.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
