Курынин Р.В., Машечкин И.В., Терехин А.Н. - Конспект лекций по ОС (1114685), страница 28
Текст из файла (страница 28)
А через его единственный параметр status возвращается т.н. программный кодзавершения. Это значение передается операционной системе как код завершения программы. Впринципе значение этой переменной может быть произвольным, но в системе естьдоговоренность, что возврат нулевого значения сигнализирует об успешном завершении процесса,остальные значения трактуются как ошибочное завершение (в частности, процесс можетвозвращать некий код ошибки).Рассмотрим, что происходит с процессом и в системе при обращении к системному вызовуexit().
Очевидно, что сиюминутно процесс не может завершиться, поэтому процесс переходит впереходное состояние — т.н. состояние зомби. При этом выполняется целая совокупностьдействий в системе, связанных с завершением процесса. Во-первых, корректно освобождаютсяресурсы (закрываются файлы, освобождаются оперативная память и пр.).
Во-вторых, посколькуОС Unix является «семейственной» системой (у каждого процесса может быть целая иерархияпотомков), стоит проблема, какой процесс считать отцовским после завершения данногородительского процесса, и в ОС Unix принято решение, что все сыновние процессы усыновляютсяпроцессом с номером 1. И, наконец, процессу-предку от данного завершаемого процессапередается сигнал SIGCHLD, но в большинстве случаев его игнорируют.Симметричную картину иллюстрирует системный вызов wait(), который обеспечивает впроцессе получение информации о факте завершения одного из его потомков.#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>pid_t wait(int *status);Обычно при обращении к системному вызову wait() возможны следующие варианты.
Вопервых, если до обращения к этому системному вызову какие-то сыновние процессы ужезавершились, то процесс получит информацию об одном из этих процессов. Если же у процессанет дочерних процессов, то, обращаясь к системному вызову wait(), процесс сразу получитсоответствующий код ответа. В-третьих, если у процесса имеются дочерние процессы, но ни одиниз них не завершился, то при обращении к указанному системному вызову данный отцовскийпроцесс будет блокирован до завершения одного из своих сыновних процессов.По факту завершения одного из процессов родительский процесс при обращении ксистемному вызову wait() получает следующую информацию.
В случае успешного завершениявозвращается идентификатор PID завершившегося процесса, или же -1 — в случае ошибки илипрерывания. А через параметр status передается указатель на целочисленную переменную, вкоторой система возвращает процессу причины завершения сыновнего процесса. Данныйпараметр содержит в старшем байте код завершения процесса-потомка (пользовательский кодзавершения процесса), передаваемый в качестве параметра системному вызову exit(), а в младшембайте — индикатор причины завершения процесса-потомка, устанавливаемый ядром ОС Unix99(системный код завершения процесса). Системный код завершения хранит номер сигнала,приход которого в сыновний процесс вызвал его завершение.Необходимо сделать замечание, касающееся системного вызова wait().
Данный системныйвызов не всегда отрабатывает на завершении дочернего процесса. В случае если отцовскийпроцесс производит трассировку сыновнего процесса, то посредством системного вызова wait()можно фиксировать факт приостановки сыновнего процесса, причем сыновний процесс послеэтого может быть продолжен (т.е. не всегда он должен завершиться, чтобы отцовский процессполучил информацию о сыне).
С другой стороны, имеется возможность изменить режим работысистемного вызова wait() таким образом, чтобы отцовский процесс не блокировался в ожиданиизавершения одного из потомков, а сразу получал соответствующий код ответа.И, наконец, отметим, что после передачи информации родительскому процессу о статусезавершения все структуры, связанные с процессом-зомби, освобождаются, и удаляется запись онем из таблицы процессов.Рассмотрим пример использования системного вызова wait().
В данном случаеприводится текст программы, которая последовательно запускает программы, имена которыхуказаны при вызове.#include<stdio.h>int main(int argc, char **argv){int i;for (i=1; i<argc; i++){int status;if(fork() > 0){/* процесс-предок ожидает сообщенияот процесса-потомка о завершении */wait(&status);printf(“process-father\n”);continue;}execlp(argv[i], argv[i], 0);exit();}100}Пусть существуют три исполняемых файла print1, print2, print3, каждый из которых толькопечатает текст first, second, third соответственно, а код вышеприведенного примера находится висполняемом файле с именем file. Тогда результатом работы командыfile print1 print2 print3будет:firstprocess-fathersecondprocess-fatherthirdprocess-fatherРассмотрим еще один пример. В данном примере процесс-предок порождает два процесса,каждый из которых запускает команду echo.
Далее процесс-предок ждет завершения своихпотомков, после чего продолжает выполнение. В данном случае wait() вызывается в цикле трираза: первые два ожидают завершения процессов-потомков, последний вызов вернет неуспех, ибождать более некого.int main(int argc, char **argv){if ((fork()) == 0) /*первый процесс-потомок*/{execl(“/bin/echo”,”echo”,”this is”,”string 1”,0);exit();}if ((fork()) == 0) /*второй процесс-потомок*/{execl(“/bin/echo”,”echo”,”this is”,”string 2”,0);exit();}/*процесс-предок*/printf(“process-father is waiting for children\n”);101while(wait() != -1);printf(“all children terminated\n”);exit();}2.2.3Жизненный цикл процесса. Состояния процессаРассмотрим обобщенную и несколько упрощенную схему жизненного цикла процессов вОС Unix (2.2.3).
Можно выделить целую совокупность состояний, в которых может находитьсяпроцесс.планирование процессовfork()СозданГотов квыполнениюочередьготовыхпроцессоввнешнее событиеВыполняетсяexit()Зомбиwait()в режиме ядрав пользовательскомрежимепрерываниеБлокированожидает внешнегособытияРис. 79.Жизненный цикл процессов.Начальное состояние — это состояние создания процесса: после обращения к системномувызову fork() создается новый процесс в системе (еще раз отметим, что иных способов создатьпроцесс в ОС Unix не существует), который попадает в БВП (о котором речь шла выше). В ОСUnix БВП состоит из одного процесса, который после создания попадает в БОП. Итак, послесоздания процесса он получает статус, что он готов к выполнению.
Из этого состояния порешению планировщика он может переходить в состояние выполнения, а затем обратно всостояние готовности к выполнению в случае исчерпания кванта времени обработки напроцессоре. В состоянии выполнения процесс может работать как в пользовательском режиме, таки в режиме ядра, или супервизора. В режиме ядра процесс работает при обращении к системномувызову, когда ядро выполняет некоторые действия для конкретного процесса.Затем из режима выполнения процесс может перейти в состояние блокировки. В этомсостоянии процесс находится, ожидая завершения некоторого действия: например, ожидаязавершения внешнего взаимодействия. Соответственно, по возникновению соответствующегособытия процесс переходит из состояния блокировки в состояние готовности к выполнению.Посредством обращения к системному вызову exit() процесс переходит из состояниявыполнения в состояние зомби, а после получения отцовским процессом информации озавершении данного процесса он завершает свой жизненный цикл.Итак, мы рассмотрели упрощенную модель.
Главным упрощением в ней можно считатьотсутствие свопинга — отсутствие откачки процесса во внешнюю память.1022.2.4Формирование процессов 0 и 1Все механизмы взаимодействия процессов в ОС Unix унифицированы и основываются насвязке системных вызовов fork-exec. Абсолютно все процесс в ОС Unix создается по приведеннойсхеме, но существуют два процесса с номерами 0 и 1, которые являются исключениями из данногоправила.Рассмотрим детально, как формируются данные процессы, но для этого необходиморазобраться, что происходит в системе при включении компьютера.
Практически во всехкомпьютерах имеется область памяти, способная постоянно хранить информацию — т.н.постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). В этой области памяти находится т.н.аппаратный загрузчик компьютера. Данный загрузчик в общем случае имеет информацию оперечне и приоритетах системных устройств компьютера, которые априори могут содержатьоперационную систему. Приоритет определяет тот порядок, в котором аппаратный загрузчикосуществляет перебор устройств по списку в поисках программного загрузчика операционныхсистем. Обычно в нулевом блоке системного устройства находится т.н.
программный загрузчик,который может содержать информацию о наличии в различных разделах системного устройстваразличных операционных систем. Раздел системного устройства — это последовательностьблоков (выделенная на внешнем запоминающем устройстве), внутри которых используетсявиртуальная нумерация этих блоков, т.е. каждый раздел начинается с нулевого блока.Соответственно, если операционных систем несколько, то программный загрузчик можетпредложить пользователю компьютера выбрать, какую систему загружать. После этогопрограммный загрузчик обращается к соответствующему разделу данного системного устройстваи из нулевого блока выбранного раздела считывает загрузчик конкретной операционной системы,после чего начинает работать программный загрузчик конкретной ОС. Этот загрузчик, в своюочередь, «знает» структуру раздела, структуру файловой системы и находит в соответствующейфайловой системе файл, который должен быть запущен в качестве ядра операционной системы.Что касается Unix-систем, то указанный загрузчик ОС осуществляет поиск, считывание впамять и запуск на исполнение файла /unix, который содержит исполняемый код ядра ОС Unix.Рассмотрим теперь действия ядра при запуске.Первым делом происходит инициализация системы, которая включает в себя установкуначальных параметров в аппаратных интерфейсах: установку системных часов, установкадиспетчера оперативной памяти, установка средств защиты оперативной памяти.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
