<\/a><\/noindex><\/p>\nL\u00e5t oss titta p\u00e5 den mest grundl\u00e4ggande abstraktionen som OS erbjuder anv\u00e4ndare: processen. Definitionen av en process \u00e4r ganska enkel \u2014 det \u00e4r ett k\u00f6rande program<\/b>. Ett program i sig \u00e4r en livl\u00f6s sak, bel\u00e4gen p\u00e5 disken \u2013 det \u00e4r en upps\u00e4ttning instruktioner och m\u00f6jligen n\u00e5gra statiska data, som v\u00e4ntar p\u00e5 att bli startade. Det \u00e4r operativsystemet som tar dessa byte och k\u00f6r dem, vilket f\u00f6rvandlar programmet till n\u00e5got nyttigt.
H\u00e4rav uppst\u00e5r problemet: hur ska man skapa illusionen av flera CPU:er? Hur kan operativsystemet skapa illusionen av praktiskt taget ett o\u00e4ndligt antal CPU:er, \u00e4ven om du bara har en fysisk CPU?<\/i><\/p>\n
Operativsystemet skapar denna illusion genom CPU-virtualisering. Genom att k\u00f6ra en process, sedan stanna den, k\u00f6ra en annan process och s\u00e5 vidare, kan OS uppr\u00e4tth\u00e5lla illusionen av att det finns m\u00e5nga virtuella CPU:er, \u00e4ven om det i sj\u00e4lva verket bara handlar om en eller flera fysiska processorer. Denna teknik kallas CPU-resurser tidsdelning<\/b>. Denna teknik g\u00f6r det m\u00f6jligt f\u00f6r anv\u00e4ndare att k\u00f6ra s\u00e5 m\u00e5nga samtidiga processer som de \u00f6nskar. Priset f\u00f6r denna l\u00f6sning \u00e4r prestanda \u2013 eftersom om CPU:n delas av flera processer kommer varje process att bearbetas l\u00e5ngsammare.mekanismer<\/b> \u2013 det \u00e4r l\u00e5g-niv\u00e5 metoder eller protokoll som implementerar den n\u00f6dv\u00e4ndiga funktionaliteten. Ett exempel p\u00e5 s\u00e5dan funktionalitet \u00e4r kontextv\u00e4xling, som ger operativsystemet m\u00f6jlighet att stoppa ett program och starta ett annat program p\u00e5 processorn. Denna tidsdelning \u00e4r implementerad i alla moderna operativsystem.Policy<\/b> \u2013 \u00e4r en specifik algoritm f\u00f6r beslutsfattande i operativsystemet. S\u00e5dana policies avg\u00f6r till exempel vilket program som ska k\u00f6ras (fr\u00e5n kommandolistan) f\u00f6rst. S\u00e5ledes kommer en policy, som kallas schemal\u00e4ggare (scheduling policy)<\/b> att v\u00e4gledas av information som: starthistorik (vilket program har k\u00f6rt l\u00e4ngst under den senaste minuten), vilken belastning varje process har (vilka typer av program som har k\u00f6rts), prestandametrik (\u00e4r systemet optimerat f\u00f6r interaktivt samspel eller f\u00f6r genomstr\u00f6mning) och s\u00e5 vidare.<\/p>\nAbstraktion: process<\/h3>\n
\n Abstraktionen av ett k\u00f6rande program, utf\u00f6rt av operativsystemet, \u00e4r vad vi kallar process<\/b>. Som redan n\u00e4mnts \u00e4r en process helt enkelt ett k\u00f6rande program vid en viss tidpunkt. Programmet med vilket vi kan f\u00e5 sammanfattande information fr\u00e5n olika systemresurser, och som programmet f\u00e5r tillg\u00e5ng till eller p\u00e5verkar under sin k\u00f6rning.minnet<\/b>. Instruktionerna lagras i minnet. Data som programmet l\u00e4ser eller skriver lagras ocks\u00e5 i minnet. D\u00e4rf\u00f6r \u00e4r det minne som processen kan adressera (det s\u00e5 kallade adressutrymmet) en del av processen. IP \u2014 instruction pointer<\/b> \u2014 pekaren till den instruktion som programmet f\u00f6r n\u00e4rvarande exekverar. Det finns ocks\u00e5 stack pointer<\/b> och den relaterade frame pointer<\/b>, som anv\u00e4nds f\u00f6r att hantera: funktionsparametrar, lokala variabler och \u00e5terv\u00e4ndsadresser.Process API<\/h3>\n
\n F\u00f6r att f\u00f6rb\u00e4ttra f\u00f6rst\u00e5elsen av processens funktion ska vi studera exempel p\u00e5 systemanrop som m\u00e5ste ing\u00e5 i varje operativsystems gr\u00e4nssnitt. Dessa API \u00e4r p\u00e5 ett eller annat s\u00e4tt tillg\u00e4ngliga p\u00e5 varje operativsystem.<\/p>\n
\u25cf Skapa<\/b> (skapande): Operativsystemet m\u00e5ste ha n\u00e5gon metod som g\u00f6r det m\u00f6jligt att skapa nya processer. N\u00e4r du skriver ett kommando i terminalen eller startar en applikation genom att dubbelklicka p\u00e5 ikonen, skickas en beg\u00e4ran till operativsystemet f\u00f6r att skapa en ny process och sedan starta det angivna programmet.Ta bort<\/b>: Eftersom det finns ett gr\u00e4nssnitt f\u00f6r att skapa en process, m\u00e5ste operativsystemet ocks\u00e5 erbjuda m\u00f6jlighet till tvingad borttagning av processen. De flesta program kommer naturligtvis att startas och avslutas av sig sj\u00e4lva i takt med att de k\u00f6rs. I annat fall skulle anv\u00e4ndaren vilja kunna avsluta dem, och ett gr\u00e4nssnitt f\u00f6r att stoppa processen skulle d\u00e4rf\u00f6r vara anv\u00e4ndbart.V\u00e4nta <\/b>(v\u00e4ntande): Ibland \u00e4r det anv\u00e4ndbart att v\u00e4nta p\u00e5 att processen ska slutf\u00f6ras, s\u00e5 vissa gr\u00e4nssnitt tillhandah\u00e5lls f\u00f6r att m\u00f6jligg\u00f6ra detta.\u00d6vrig kontroll<\/b> (olika styrningar): F\u00f6rutom att d\u00f6da och v\u00e4nta p\u00e5 processer finns det ocks\u00e5 olika kontrollmetoder. Till exempel ger de flesta operativsystem m\u00f6jligheten att frysa en process (stoppa dess k\u00f6rning under en viss tid) och att sedan \u00e5teruppta den (forts\u00e4tta exekveringen).Status <\/b>(status): Det finns olika gr\u00e4nssnitt f\u00f6r att f\u00e5 information om en process, s\u00e5som hur l\u00e4nge den har k\u00f6rts eller vilket tillst\u00e5nd den befinner sig i.<\/p>\n
Skapande av process: detaljer<\/h3>\n En intressant aspekt \u00e4r hur program faktiskt omvandlas till processer. S\u00e4rskilt hur operativsystemet laddar och startar ett program. Hur en process skapas konkret.
I tidiga operativsystem utf\u00f6rdes laddningsprocessen ivrigt (eagerly), vilket betyder att koden laddades helt till minnet innan programmet startades. Moderna operativsystem g\u00f6r detta lat (lazily), genom att ladda bitar av kod eller data bara n\u00e4r de beh\u00f6vs av programmet under dess k\u00f6rning.<\/p>\n
Efter att koden och de statiska data har laddats in i minnet m\u00e5ste operativsystemet utf\u00f6ra ytterligare n\u00e5gra steg innan processen kan startas. Ett visst minnesutrymme m\u00e5ste avs\u00e4ttas f\u00f6r stacken. Program anv\u00e4nder stacken f\u00f6r lokala variabler, funktionsparametrar och returadresser.<\/b>. Operativsystemet avs\u00e4tter detta minne och ger det till processen. Stacken kan ocks\u00e5 avs\u00e4ttas med vissa argument, specifikt fyller den funktionsparametrarna f\u00f6r main(), som till exempel en array av argc och argv.<\/p>\n
Operativsystemet kan ocks\u00e5 avs\u00e4tta ett visst minnesutrymme f\u00f6r programmets heap. Heapen anv\u00e4nds av program f\u00f6r explicit beg\u00e4rd dynamiskt allokerad data.<\/b>. Program beg\u00e4r detta utrymme genom att anropa funktionen malloc()<\/b> och frig\u00f6r det explicit genom att anropa funktionen free()<\/b>H\u00f6gen beh\u00f6vs f\u00f6r datatyper som: l\u00e4nkade listor, hash-tabeller, tr\u00e4d och andra. I b\u00f6rjan reserveras en liten m\u00e4ngd minne f\u00f6r h\u00f6gen, men med tiden kan h\u00f6gens minnesbeg\u00e4rningar \u00f6ka genom biblioteks-API-anropet malloc(). Operativsystemet \u00e4r involverat i att tilldela mer minne f\u00f6r att hj\u00e4lpa till att uppfylla dessa beg\u00e4rningar.<\/p>\n
Operativsystemet kommer ocks\u00e5 att utf\u00f6ra initialiseringsuppgifter, s\u00e4rskilt de som r\u00f6r in- och utmatning. Till exempel har varje process i UNIX-system som standard 3 \u00f6ppna filbeskrivare f\u00f6r standard inmatnings-, utmatnings- och felstr\u00f6m. Dessa beskrivare g\u00f6r det m\u00f6jligt f\u00f6r program att l\u00e4sa in data fr\u00e5n terminalen samt att skriva ut information p\u00e5 sk\u00e4rmen. <\/p>\n
Genom att ladda kod och statiska data i minnet, skapa och initiera stacken och \u00e4ven utf\u00f6ra annat relaterat till in- och utmatningsuppgifter f\u00f6rbereder operativsystemet plattformen f\u00f6r processens utf\u00f6rande. Till slut finns det en sista uppgift: att k\u00f6ra programmet via dess ing\u00e5ngspunkt, kallad funktionen main(). N\u00e4r kontrollen \u00f6verg\u00e5r till funktionen main() \u00f6verl\u00e4mnar operativsystemet kontrollen till den nyligen skapade processen, vilket g\u00f6r att programmet b\u00f6rjar k\u00f6ras. <\/p>\n
Processens tillst\u00e5nd<\/h3>\n \n Nu n\u00e4r vi har en viss f\u00f6rst\u00e5else av vad en process \u00e4r och hur den skapas, l\u00e5t oss lista de tillst\u00e5nd som en process kan befinna sig i. I sin enklaste form kan processen befinna sig i ett av dessa tillst\u00e5nd:Running<\/b>. I k\u00f6rande tillst\u00e5nd k\u00f6rs processen p\u00e5 processorn. Det inneb\u00e4r att instruktionerna utf\u00f6rs.Redo<\/b>. I klart tillst\u00e5nd \u00e4r processen redo att starta, men av n\u00e5gon anledning utf\u00f6r operativsystemet den inte vid den aktuella tidpunkten.Blockerad<\/b>. I blockerat tillst\u00e5nd utf\u00f6r processen operationer som g\u00f6r att den inte \u00e4r redo att k\u00f6ras f\u00f6rr\u00e4n en viss h\u00e4ndelse intr\u00e4ffar. Ett vanligt exempel \u00e4r n\u00e4r processen initierar en IO-operation, blir den blockerad och p\u00e5 s\u00e5 s\u00e4tt kan en annan process anv\u00e4nda processorn.<\/p>\n
Databasstruktur<\/h3>\n \n Operativsystemet sj\u00e4lv \u00e4r ett program och precis som alla andra program har den vissa nyckeldata strukturer som sp\u00e5rar olika relevanta informationsbitar. F\u00f6r att sp\u00e5ra tillst\u00e5ndet f\u00f6r varje process kommer OS att underh\u00e5lla en viss processlista<\/b> f\u00f6r alla processer i tillst\u00e5ndet READY och viss ytterligare information f\u00f6r att sp\u00e5ra de processer som f\u00f6r n\u00e4rvarande k\u00f6rs. Dessutom m\u00e5ste OS sp\u00e5ra och blockera processer. Efter att IO avslutats \u00e4r OS skyldig att v\u00e4cka den n\u00f6dv\u00e4ndiga processen och \u00e5terf\u00f6ra den till ett tillst\u00e5nd av beredskap f\u00f6r start.<\/p>\n
S\u00e5, till exempel, m\u00e5ste OS spara tillst\u00e5ndet f\u00f6r processorns register. Vid stopp av processen sparas registertillst\u00e5ndet i processens adressutrymme, och vid forts\u00e4ttning av dess arbete \u00e5terst\u00e4lls registerv\u00e4rdena och processen forts\u00e4tter d\u00e4rmed sin utf\u00f6rande.<\/p>\n
F\u00f6rutom tillst\u00e5nden ready, blocked, running finns det \u00e4ven vissa andra tillst\u00e5nd. Ibland kan en process vid skapandet ha tillst\u00e5ndet INIT. Slutligen kan processen s\u00e4ttas i tillst\u00e5ndet FINAL n\u00e4r den redan har avslutats, men informationen om den har \u00e4nnu inte rensats. I UNIX-system kallas detta tillst\u00e5nd zombiprocess<\/b>. Detta tillst\u00e5nd \u00e4r anv\u00e4ndbart n\u00e4r f\u00f6r\u00e4ldraprocessen vill veta \u00e5terv\u00e4ndande kod fr\u00e5n barnprocessen, till exempel signalerar vanligtvis 0 en framg\u00e5ngsrik avslutning, medan 1 indikerar ett fel, men programmerare kan skapa ytterligare utg\u00e5ngskoder som signalerar olika problem. Vid avslutning g\u00f6r f\u00f6r\u00e4ldraprocessen det sista systemanropet, till exempel wait(), f\u00f6r att v\u00e4nta p\u00e5 att barnprocessen ska avslutas och signalera OS att det \u00e4r okej att rensa bort data relaterade till den avslutade processen.<\/p>\n
Centrykt punkter i f\u00f6rel\u00e4sningen:<\/h3>\n \n\u25cf Process <\/b> \u00e4r den huvudsakliga abstraktionen av ett k\u00f6rande program i OS. Vid varje given tidpunkt kan en process beskrivas utifr\u00e5n dess tillst\u00e5nd: minnesinneh\u00e5llet i dess adressutrymme, inneh\u00e5llet i processorns register, inklusive instruction pointer och stack pointer samt information om IO, s\u00e5som \u00f6ppna filer som l\u00e4ses eller skrivs.Process API<\/b> best\u00e5r av anrop som program kan g\u00f6ra ang\u00e5ende processer. Vanligtvis handlar det om anrop f\u00f6r skapande, borttagning eller andra.Processlistan<\/b> inneh\u00e5ller information om alla processer i systemet. Varje post i den kallas process control block, vilket faktiskt \u00e4r en struktur som inneh\u00e5ller all n\u00f6dv\u00e4ndig information om en specifik process.\u2003habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"\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. […]<\/p>\n","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"author":1,"featured_media":22968,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[688],"tags":[],"class_list":["post-30992","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-administrirovanie"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t