Порождение процессов в Linux

Новый процесс порождается системным вызовом fork, который создает дочерний процесс - копию родительского. В дочернем процессе выполняется та же программа, что и в родительском, и когда дочерний процесс начинает выполняться, он выполняется с точки возврата из системного вызова fork. Системный вызов forkвозвращает родительскому процессу PID дочернего процесса, а дочернему процессу - 0. По коду возврата вызова fork дочерний процесс может "осознать" себя как дочерний. Свой PID процесс может получить при помощи системного вызова getpid, а PID родительского процесса - при помощи системного вызоваgetppid. Если требуется, чтобы в дочернем процессе выполнялась программа, отличная от программы родительского процесса, процесс может сменить выполняемую в нем программу при помощи одного из системных вызовов семейства exec. Все вызовы этого семейства загружают для выполнения в процессе программу из заданного в вызове файла и отличаются друг от друга способом передачи параметров этой программе. Таким образом, наиболее распространенный контекст применения системного вызова fork выглядит примерно так:

/* порождение дочернего процесса и запоминание его PID */

if (!(ch_pid=fork())

/* загрузка другой программы в дочернем процессе */

exec(программа);

else

продолжение родительского процесса

16.Типы запуска процессов в системе и управление ими

Управление процессами

Основным ресурсом компьютера является его процессор (или процессоры). В каждый момент времени один процессор может выполнять только один процесс. Организация планирования процессов так, чтобы за счет их переключения создавалась иллюзия одновременной работы нескольких процессов - одна из основных задач любой многопользовательской и многозадачной операционной системы.

В ОС UNIX основным средством организации и единицей многозадачности является процесс - уникальным образом идентифицируемая программа, которая нуждается в получении доступа к ресурсам компьютера. Операционная система манипулирует образом процесса, который представляет собой программный код, а также разделами данных процесса, определяющими среду выполнения. Сегмент кода содержит реальные инструкции процессора, включающие как строки, скомпилированные и написанные пользователем, так и стандартный код, сгенерированный компилятором для системы. Этот системный код обеспечивает взаимодействие между программой и операционной системой.

Основой операционной системы UNIX является ядро. Ядро представляет собой специальную программу (или несколько программных модулей, в случае модульного ядра), которая постоянно находится в оперативной памяти и работает, пока работает операционная система. Ядро управляет всеми таблицами, используемыми для отслеживания процессов и других ресурсов. Ядро загружается в память во время начальной загрузки и немедленно запускает необходимые процессы, в частности процесс инициализации операционной системы - init.

Данные, связанные с процессом, также являются частью образа процесса. Некоторые из них хранятся в регистрах, обычно представленных регистрами процессора. Кроме того, существуют динамические области хранения данных (куча), выделяемые процессом по ходу работы при необходимости.

Еще у процесса есть стек, содержащийся в памяти и используемый для хранения локальных переменных программы и передачи параметров. Когда процесс выполняет обращение к функции или подпрограмме, в стек отправляется новый фрейм. Одной из частей каждого фрейма является указатель на базу предыдущего фрейма, который позволяет легко вернуться из вызова функции. При этом важно знать местоположение текущего фрейма и вершину стека.

Регистры играют важную роль в работе процессов. Обычно выделяется четыре регистра, имеющих специальное значение:

Регистр	Назначение
PC	Программный счетчик - указывает на текущую строку кода.
PS	Указывает состояние процессора.
SP	Указывает на вершину стека.
FP	Указывает на текущий фрейм стека.

Во время исполнения или в ожидании "своего часа" процессы содержатся в виртуальной памяти со страничной организацией. Часть этой виртуальной памяти сопоставляется с физической. Часть физической памяти резервируется для ядра операционной системы. Пользователи могут получить доступ только к оставшейся для процессов памяти. При необходимости, страницы памяти процессов откачиваются из физической памяти на диск, в область подкачки. При обращении к странице в виртуальной памяти, если она не находится в физической памяти, происходит ее подкачка с диска.

Виртуальная память реализуется и автоматически поддерживается ядром ОС UNIX.