Лабораторная работа № 4 2011
Управление процессами ос Windows с помощью диспетчера задач
Цель работы: практическое знакомство с методикой управления процессами ОС MS Windows XP с помощью диспетчера задач
1 Краткие теоретические сведения
1.1 Процессы и потоки
В отличие от MS DOS, процессы в Win32 инертны, т. е. В Win32 процесс ничего не выполняет.
Процесс владеет:
4 Гб адресным пространством (при выполнении на 32-х разрядном ЦП);
файлами;
модулями (например, загруженными в адресное пространство DLL);
одним или несколькими потоками.
Процесс обладает:
идентификатором процесса (PID);
базовым классом приоритета;
маркером доступа (access token);
идентификатором родительского процесса;
набором используемых описателей (Handles) системных объектов;
рабочим множеством страниц оперативной памяти и т.д.
Процесс (Пр) может породить другой процесс- см. рис.1.
Рисунок 1 – порождение процессов.
Процесс Пр1 породил процесс Пр2, который породил процессы Пр3 и Пр4.
Различают системные и пользовательские процессы. Системные процессы – это процессы операционной системы, выполняющиеся в привилегированном режиме работы процессора (режиме ядра). Большинство системных процессов создается при загрузке ОС.
В каждой системе Windows выполняются следующие системные процессы:
процесс Idle (включает по одному потоку на процессор для учета времени простоя процессора);
процесс System (содержащий большинство системных потоков режима ядра);
диспетчер сеансов (Smss.exe);
подсистема Windows (Csrss.exe);
процесс входа в систему (Winlogon.exe);
диспетчер управления сервисами (Services.exe) и создаваемые им дочерние процессы сервисов (например, универсальный процесс для хостинга сервисов, Svchost.exe);
серверный процесс локальной аутентификации (Lsass.exe).
Два из указанных процессов, Idle – бездействие системы и System, не являются процессами в строгом смысле этого слова, поскольку они не выполняют какой-либо код пользовательского режима.
Диспетчер сеансов (Session Manager) Smss.exe является первым процессом пользовательского режима, создаваемым в системе. Он порождается системным потоком режима ядра и запускает процессы подсистем Csrss.exe и Winlogon, который в свою очередь создает остальные системные процессы.
Процесс входа в Windows - Winlogon.exe обрабатывает интерактивный вход пользователя в систему и выход из нее. При нажатии комбинации клавиш Alt+Ctrl+Del Winlogon получает уведомление о запросе пользователя на вход в систему.
После ввода имя и пароль пользователя посылаются для проверки серверному процессу локальной аутентификации LSASS. После успешной аутентификации LSASS вызывает какую-либо функцию в мониторе состояния защиты, чтобы сгенерировать объект «маркер доступа» (access token object), содержащий профиль безопасности пользователя. Впоследствии Winlogon использует его для создания начального процесса оболочки. Информация о начальном процессе хранится в параметре Userinit в разделе реестра HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Winlogon.
По умолчанию начальным процессом считается Userinit.exe, который выполняет некоторые действия по инициализации пользовательской среды, а затем ищет в реестре параметр Shell и создает процесс для запуска определенной системной оболочки – по умолчанию Explorer.exe. После этого процесс Userinit.exe завершается и не показывается в списке выполняющихся процессов. Процесс Explorer.exe является «внучатым» процессом Winlogon. Процесс Explorer.exe – предок всех запущенных прикладных (пользовательских) процессов.
Чтобы понять взаимоотношения этих процессов, полезно просмотреть «дерево» процессов, отражающее связи между родительскими и дочерними процессами. Увидев, кем создается тот или иной процесс, легче понять, откуда берется каждый процесс.
Пользовательские процессы связаны с выполнением прикладного программного обеспечения. Они выполняются в пользовательском режиме работы процессора с наложением определенных ограничений. Как правило, пользовательские процессы создаются с помощью Explorer.exe при запуске пользователем приложений или по расписанию.
Потоки
Чтобы процесс что-нибудь выполнил, в нем нужно создать поток (Thread). В принципе, один процесс может содержать несколько потоков и они одновременно используют код в адресном пространстве процесса. Для этого каждый поток должен поток располагать собственным набором регистров процессора, а каждый процесс – как минимум – одним потоком. Чтобы все эти потоки работали, ОС отводит каждому из них определенное процессорное время (квант времени). Время выдается потокам квантами по кругу (см. рис. 2) в соответствии с их приоритетами:
Рисунок 2 - схема выделения квантов времени потокам (П)
При создании процесса первичный поток создается системой автоматически, далее первичный поток может создавать дополнительные потоки, используя функцию CreateThread.
Потоки также могут создаваться драйверами режима ядра.
В WinNT, 2000, XP Windows Server — за потоком может быть закреплен отдельный процессор (процессоров может быть до 32), тогда потоки действительно выполняются параллельно.