운영 체제 소개

헤이 하브르! 제 생각에는 흥미로운 문헌 인 OSTEP에 대한 일련의 기사 번역을 여러분의 관심을 끌고 싶습니다. 이 자료는 유닉스 계열 운영 체제의 작업, 즉 프로세스, 다양한 스케줄러, 메모리 및 최신 OS를 구성하는 기타 유사한 구성 요소 작업에 대해 매우 깊이 논의합니다. 여기에서 모든 자료의 원본을 볼 수 있습니다. 여기에. 비전문적으로(상당히 자유롭게) 번역했지만 일반적인 의미를 유지했으면 합니다.

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• 1부: 소개
• 2부: 추상화: 프로세스
• 3부: 프로세스 API 소개

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프로세스 API

UNIX 시스템에서 프로세스를 생성하는 예를 살펴보겠습니다. 두 개의 시스템 호출을 통해 발생합니다. 포크() и exec ().

포크() 호출

fork() 호출을 수행하는 프로그램을 생각해 보십시오. 실행 결과는 다음과 같습니다.

먼저 main() 함수를 입력하고 문자열을 화면에 인쇄합니다. 이 줄에는 원본에서 호출된 프로세스 식별자가 포함되어 있습니다. PID 또는 프로세스 식별자. 이 식별자는 UNIX에서 프로세스를 참조하는 데 사용됩니다. 다음 명령은 fork()를 호출합니다. 이 시점에서 프로세스의 거의 정확한 복사본이 생성됩니다. OS의 경우 시스템에서 실행 중인 동일한 프로그램의 복사본이 2개 있는 것처럼 보이며 결과적으로 fork() 함수가 종료됩니다. 새로 생성된 하위 프로세스(이를 생성한 상위 프로세스와 관련하여)는 main() 함수에서 시작하여 더 이상 실행되지 않습니다. 하위 프로세스는 상위 프로세스의 정확한 복사본이 아니라는 점을 기억해야 합니다. 특히 자체 주소 공간, 자체 레지스터, 실행 가능한 명령에 대한 자체 포인터 등을 갖습니다. 따라서, fork() 함수 호출자에게 반환되는 값은 달라집니다. 특히 상위 프로세스는 하위 프로세스의 PID 값을 반환으로 받고 하위 프로세스는 0과 같은 값을 받게 됩니다. 이러한 반환 코드를 사용하면 프로세스를 분리하고 각 프로세스가 자체 작업을 수행하도록 할 수 있습니다. . 그러나 이 프로그램의 실행은 엄격하게 정의되어 있지 않습니다. 2개의 프로세스로 분할된 후 OS는 프로세스를 모니터링하고 작업을 계획하기 시작합니다. 단일 코어 프로세서에서 실행되는 경우 프로세스 중 하나(이 경우 상위 프로세스)가 계속 작동하고 하위 프로세스가 제어권을 받습니다. 다시 시작하면 상황이 달라질 수 있습니다.

통화 대기()

다음 프로그램을 고려해보세요. 이 프로그램에서는 통화가 있기 때문에 기다림() 상위 프로세스는 항상 하위 프로세스가 완료될 때까지 기다립니다. 이 경우 화면에는 엄격하게 정의된 텍스트 출력이 표시됩니다.

exec() 호출

도전을 고려해보세요 exec (). 이 시스템 호출은 완전히 다른 프로그램을 실행하려고 할 때 유용합니다. 여기서 우리는 전화할 것이다 execvp() 단어 세기 프로그램인 wc 프로그램을 실행합니다. exec()가 호출되면 어떻게 되나요? 이 호출에는 실행 파일 이름과 일부 매개변수가 인수로 전달됩니다. 그런 다음 이 실행 파일의 코드와 정적 데이터가 로드되고 코드가 포함된 자체 세그먼트를 덮어씁니다. 스택, 힙 등 나머지 메모리 영역은 다시 초기화됩니다. 그런 다음 OS는 단순히 프로그램을 실행하고 일련의 인수를 전달합니다. 그래서 우리는 새로운 프로세스를 만들지 않고 단순히 현재 실행 중인 프로그램을 다른 실행 프로그램으로 변환했습니다. 자손에서 exec() 호출을 실행한 후 원래 프로그램이 전혀 실행되지 않은 것처럼 나타납니다.

이 시작 합병증은 Unix 셸에서 완전히 정상적이며 해당 셸이 호출 후 코드를 실행할 수 있도록 합니다. 포크(), 하지만 통화하기 전에 exec (). 이러한 코드의 예로는 프로그램을 시작하기 전에 시작되는 프로그램의 요구에 맞게 셸 환경을 조정하는 것입니다.

껍질 - 단지 사용자 프로그램일 뿐입니다. 그녀는 당신에게 초대장을 보여주고 당신이 거기에 무언가를 쓰기를 기다립니다. 대부분의 경우 거기에 프로그램 이름을 쓰면 쉘은 해당 위치를 찾고, fork() 메서드를 호출한 다음, 일부 유형의 exec()를 호출하여 새 프로세스를 생성하고 프로세스가 완료될 때까지 기다립니다. 대기() 호출. 하위 프로세스가 종료되면 쉘은 wait() 호출에서 돌아와 프롬프트를 다시 인쇄하고 다음 명령이 입력될 때까지 기다립니다.

fork() & exec() 분할을 통해 쉘은 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.
wc 파일 > new_file.

이 예에서는 wc 프로그램의 출력이 파일로 리디렉션됩니다. 쉘이 이를 달성하는 방법은 매우 간단합니다. 호출하기 전에 하위 프로세스를 생성하는 것입니다. exec (), 쉘은 표준 출력을 닫고 파일을 엽니다. 새로운 파일, 따라서 추가 실행 프로그램의 모든 출력 wc 화면 대신 파일로 리디렉션됩니다.

유닉스 파이프 파이프() 호출을 사용한다는 차이점을 제외하고 비슷한 방식으로 구현됩니다. 이 경우 프로세스의 출력 스트림은 커널에 있는 파이프 큐에 연결되며, 여기에 다른 프로세스의 입력 스트림이 연결됩니다.

출처 : habr.com