{"id":31229,"date":"2019-10-31T21:40:10","date_gmt":"2019-10-31T18:40:10","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/operating-systems-three-easy-pieces-part-3-process-api-perevod\/"},"modified":"2019-10-31T21:40:10","modified_gmt":"2019-10-31T18:40:10","slug":"operating-systems-three-easy-pieces-part-3-process-api-perevod","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/operating-systems-three-easy-pieces-part-3-process-api-perevod","title":{"rendered":"Operating Systems: Three Easy Pieces. Teil 3: Prozess-API (\u00dcbersetzung)","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<h1>Einf\u00fchrung in Betriebssysteme<\/h1>\n<p>\nHallo, Habr! Ich m\u00f6chte euch eine Serie von \u00dcbersetzungen einer interessanten Literatur vorstellen \u2014 OSTEP. In diesem Material wird die Funktionsweise von unix\u00e4hnlichen Betriebssystemen recht tiefgehend behandelt, insbesondere die Arbeit mit Prozessen, verschiedenen Planern, Speicher und anderen \u00e4hnlichen Komponenten, die ein modernes Betriebssystem ausmachen. Das Original aller Materialien k\u00f6nnt ihr hier ansehen <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/pages.cs.wisc.edu\/~remzi\/OSTEP\/\">hier<\/a><\/noindex>. Bitte beachtet, dass die \u00dcbersetzung nicht professionell (recht frei) durchgef\u00fchrt wurde, aber ich hoffe, dass ich die allgemeine Bedeutung erhalten habe.<\/p>\n<p>Die Laborarbeiten zu diesem Thema findet ihr hier:<\/p>\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/pages.cs.wisc.edu\/~remzi\/OSTEP\/Homework\/homework.html\">Original<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/github.com\/remzi-arpacidusseau\/ostep-code\">Original<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/github.com\/bykvaadm\/OS\/tree\/master\/ostep\">meine pers\u00f6nliche Anpassung<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<p>\nWeitere Teile:<\/p>\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/en\/post\/446340\/\">Teil 1: Einf\u00fchrung<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/en\/post\/446866\/\">Teil 2: Abstraktion: Prozess<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/en\/post\/447182\/\">Teil 3: Einf\u00fchrung in die API von Prozessen<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<p>\nIhr k\u00f6nnt auch mal auf meinen Kanal in <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/t.me\/bykvaadm\">Telegram<\/a><\/noindex> =)<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><br \/>\n<b>Alarm!<\/b> Es gibt ein Labor zu dieser Vorlesung! Siehe <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/github.com\/bykvaadm\/OS\/tree\/master\/ostep\">GitHub<\/a><\/noindex><\/p>\n<h2>Prozess-API<\/h2>\n<p>Lassen Sie uns ein Beispiel f\u00fcr die Erstellung eines Prozesses im UNIX-System betrachten. Dies erfolgt \u00fcber zwei Systemaufrufe. <b>fork()<\/b> und <b>exec()<\/b>.<\/p>\n<h3>Aufruf von fork()<\/h3>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Operating Systems: Three Easy Pieces. Teil 3: Prozess-API (\u00dcbersetzung)\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/c0c39726560e18a82ae05a31b43f92c0.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nBetrachten wir ein Programm, das den fork()-Aufruf ausf\u00fchrt. Das Ergebnis seiner Ausf\u00fchrung wird wie folgt aussehen.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Operating Systems: Three Easy Pieces. Teil 3: Prozess-API (\u00dcbersetzung)\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/3ddddbaf5bbb38e9882827da0513805a.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nZun\u00e4chst betreten wir die Funktion main() und geben eine Zeile auf dem Bildschirm aus. Diese Zeile enth\u00e4lt die Prozess-ID, die im Original als <b>PID<\/b> oder Prozessbezeichner. Dieser Bezeichner wird in UNIX verwendet, um auf einen Prozess zuzugreifen. Der folgende Befehl wird den Aufruf von fork() ausf\u00fchren. Dabei wird fast eine identische Kopie des Prozesses erstellt. Aus Sicht des Betriebssystems sieht es so aus, als w\u00e4ren in der Systemumgebung zwei Instanzen desselben Programms aktiv, die beide aus der Funktion fork() zur\u00fcckkehren. Der neu erzeugte Kindprozess (im Verh\u00e4ltnis zu seinem Elternprozess) wird nicht ab der Funktion main() ausgef\u00fchrt. Es ist wichtig zu beachten, dass der Kindprozess keine exakte Kopie des Elternprozesses darstellt, insbesondere hat er seinen eigenen Adressraum, eigene Register, einen eigenen Zeiger auf die ausf\u00fchrbaren Anweisungen und \u00e4hnliches. Somit wird der R\u00fcckgabewert der Funktion fork() unterschiedlich sein. Insbesondere erh\u00e4lt der Elternprozess als R\u00fcckgabewert die PID des Kindprozesses, w\u00e4hrend der Kindprozess einen Wert von 0 erh\u00e4lt. Anhand dieser R\u00fcckgabewerte kann man die Prozesse weiter unterscheiden und jeden von ihnen seine spezifische Aufgabe erledigen lassen. Dabei ist die Ausf\u00fchrung dieses Programms nicht strikt definiert. Nach der Trennung in zwei Prozesse beginnt das Betriebssystem, sie zu \u00fcberwachen und ihre Ausf\u00fchrung zu planen. Bei der Ausf\u00fchrung auf einem Einkernprozessor wird einer der Prozesse die Arbeit fortsetzen, in diesem Fall der Elternprozess, und dann erh\u00e4lt der Kindprozess die Kontrolle. Bei einem erneuten Start kann die Situation anders aussehen.<\/p>\n<h3>Der Aufruf wait()<\/h3>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Operating Systems: Three Easy Pieces. Teil 3: Prozess-API (\u00dcbersetzung)\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/abb10671424f1889fbbb3facae739029.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nBetrachten wir das folgende Programm. In diesem Programm sorgt der Vorhandensein des Aufrufs <b>wait()<\/b> daf\u00fcr, dass der Elternprozess immer auf die Beendigung des Kindprozesses wartet. In diesem Fall erhalten wir eine genau definierte Ausgabe auf dem Bildschirm.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Operating Systems: Three Easy Pieces. Teil 3: Prozess-API (\u00dcbersetzung)\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/7e8ea54531b7717b7b42802550afd27b.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<\/p>\n<h3>Der Aufruf exec()<\/h3>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Operating Systems: Three Easy Pieces. Teil 3: Prozess-API (\u00dcbersetzung)\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/dfe3a41c03bc35fd716a1b4c3af68c2f.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nLassen Sie uns den Aufruf <b>exec()<\/b>betrachten. Dieser Systemaufruf ist n\u00fctzlich, wenn wir ein ganz anderes Programm starten m\u00f6chten. Hier werden wir <b>execvp() aufrufen.<\/b> Um das Programm wc zu starten, das ein Programm zur Wortz\u00e4hlung ist. Was passiert also beim Aufruf von exec()? Dieser Aufruf erh\u00e4lt als Argumente den Namen der ausf\u00fchrbaren Datei und einige Parameter. Daraufhin wird der Code und die statischen Daten aus dieser ausf\u00fchrbaren Datei geladen und das eigene Codesegment \u00fcberschrieben. Andere Speicherbereiche wie der Stack und der Heap werden neu initialisiert. Anschlie\u00dfend f\u00fchrt das Betriebssystem das Programm aus und \u00fcbergibt ihm eine Reihe von Argumenten. Somit haben wir keinen neuen Prozess erstellt, sondern einfach das aktuelle laufende Programm in ein anderes laufendes Programm umgewandelt. Nach dem Aufruf von exec() hat der Kindprozess den Eindruck, als w\u00e4re das urspr\u00fcngliche Programm \u00fcberhaupt nicht gestartet worden.<\/p>\n<p>Diese Komplexit\u00e4t beim Start ist f\u00fcr die Unix-Shell absolut normal und erm\u00f6glicht es dieser Shell, Code nach dem Aufruf auszuf\u00fchren <b>fork()<\/b>, aber vor dem Aufruf <b>exec()<\/b>. Ein Beispiel f\u00fcr solchen Code k\u00f6nnte die Anpassung der Umgebung der Shell an die Bed\u00fcrfnisse des zu startenden Programms sein, bevor es direkt gestartet wird.<\/p>\n<p><b>Shell<\/b> \u2014 nur ein benutzerdefiniertes Programm. Es zeigt Ihnen die Eingabeaufforderung an und wartet darauf, dass Sie etwas eingeben. In den meisten F\u00e4llen, wenn Sie den Namen eines Programms eingeben, findet die Shell dessen Speicherort, ruft die Methode fork() auf und verwendet dann einen der exec()-Typen, um einen neuen Prozess zu erstellen und wartet auf dessen Ausf\u00fchrung mit einem wait()-Aufruf. Wenn der Kindprozess abgeschlossen ist, gibt die Shell den wait()-Aufruf zur\u00fcck und zeigt erneut die Eingabeaufforderung an, um auf den n\u00e4chsten Befehl zu warten.<\/p>\n<p>Die Trennung von fork() &amp; exec() erm\u00f6glicht es der Shell, folgende Dinge zu tun, zum Beispiel:<br \/>\n<b>wc file &gt; new_file.<\/b><\/p>\n<p>In diesem Beispiel wird die Ausgabe des Programms wc in eine Datei umgeleitet. Der Weg, wie die Shell dies erreicht, ist ziemlich einfach \u2013 beim Erstellen des Kindprozesses vor dem Aufruf von <b>exec()<\/b>, schlie\u00dft die Shell den Standardausgabestrom und \u00f6ffnet die Datei <b>new_file<\/b>, sodass die gesamte Ausgabe des danach gestarteten Programms <b>wc<\/b> in die Datei umgeleitet wird, anstatt auf den Bildschirm zu erscheinen.<\/p>\n<p><b>Unix-Pipe<\/b> Sie sind auf \u00e4hnliche Weise implementiert, wobei der Unterschied darin besteht, dass sie den Aufruf pipe() verwenden. In diesem Fall wird der Ausgabestrom des Prozesses an eine im Kernel befindliche Pipe-Warteschlange angeschlossen, die dann mit dem Eingabestrom eines anderen Prozesses verbunden wird.<br \/>\n<br \/>Quelle: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/447182\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0412\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0432 \u043e\u043f\u0435\u0440\u0430\u0446\u0438\u043e\u043d\u043d\u044b\u0435 \u0441\u0438\u0441\u0442\u0435\u043c\u044b \u041f\u0440\u0438\u0432\u0435\u0442, \u0425\u0430\u0431\u0440! \u0425\u043e\u0447\u0443 \u043f\u0440\u0435\u0434\u0441\u0442\u0430\u0432\u0438\u0442\u044c \u0432\u0430\u0448\u0435\u043c\u0443 \u0432\u043d\u0438\u043c\u0430\u043d\u0438\u044e \u0441\u0435\u0440\u0438\u044e \u0441\u0442\u0430\u0442\u0435\u0439-\u043f\u0435\u0440\u0435\u0432\u043e\u0434\u043e\u0432 \u043e\u0434\u043d\u043e\u0439 \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u0435\u0441\u043d\u043e\u0439 \u043d\u0430 \u043c\u043e\u0439 \u0432\u0437\u0433\u043b\u044f\u0434 \u043b\u0438\u0442\u0435\u0440\u0430\u0442\u0443\u0440\u044b \u2014 OSTEP. \u0412 \u044d\u0442\u043e\u043c \u043c\u0430\u0442\u0435\u0440\u0438\u0430\u043b\u0435 \u0440\u0430\u0441\u0441\u043c\u0430\u0442\u0440\u0438\u0432\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u0434\u043e\u0441\u0442\u0430\u0442\u043e\u0447\u043d\u043e \u0433\u043b\u0443\u0431\u043e\u043a\u043e \u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u0430 unix-\u043f\u043e\u0434\u043e\u0431\u043d\u044b\u0445 \u043e\u043f\u0435\u0440\u0430\u0446\u0438\u043e\u043d\u043d\u044b\u0445 \u0441\u0438\u0441\u0442\u0435\u043c, \u0430 \u0438\u043c\u0435\u043d\u043d\u043e \u2014 \u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u0430 \u0441 \u043f\u0440\u043e\u0446\u0435\u0441\u0441\u0430\u043c\u0438, \u0440\u0430\u0437\u043b\u0438\u0447\u043d\u044b\u043c\u0438 \u043f\u043b\u0430\u043d\u0438\u0440\u043e\u0432\u0449\u0438\u043a\u0430\u043c\u0438, \u043f\u0430\u043c\u044f\u0442\u044c\u044e \u0438 \u043f\u0440\u043e\u0447\u0438\u0438\u043c\u0438 \u043f\u043e\u0434\u043e\u0431\u043d\u044b\u043c\u0438 \u043a\u043e\u043c\u043f\u043e\u043d\u0435\u043d\u0442\u0430\u043c\u0438, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0435 \u0441\u043e\u0441\u0442\u0430\u0432\u043b\u044f\u044e\u0442 \u0441\u043e\u0432\u0440\u0435\u043c\u0435\u043d\u043d\u0443\u044e \u041e\u0421. \u041e\u0440\u0438\u0433\u0438\u043d\u0430\u043b \u0432\u0441\u0435\u0445 \u043c\u0430\u0442\u0435\u0440\u0438\u0430\u043b\u043e\u0432 \u0432\u044b \u043c\u043e\u0436\u0435\u0442\u0435 \u043f\u043e\u0441\u043c\u043e\u0442\u0440\u0435\u0442\u044c \u0432\u043e\u0442 \u0442\u0443\u0442. 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