МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Управление процессами

    Управление процессами

    Лекция №11

    Управление процессами

    Мы говорили о том, что вторым по значимости понятием в операционной

    системе (ОС) является понятие процесса. Процесс - сущность, которая

    определяется по-разному. Это может быть - “упорядоченный набор команд и

    принадлежащих ему ресурсов”. С точки зрения ОС UNIX, процесс - это объект,

    зарегистрированный в специальной таблице процессов. Структура этой таблицы

    следующая: она позиционна (как практически и все таблице в UNIX), то есть

    номер записи в таблице - есть идентификатор процесса “PID”. Формируются

    процессы с 0 до N-1, где N - предельное число процессов, которые система

    может одновременно обрабатывать. Это параметр настройки ОС.

    [pic]

    Рассмотрим информативную нагрузку таблицы. В строке-записи таблицы

    находится ссылка на контекст процесса, там же находится ссылка на тело

    процесса. Телом процесса мы будем называть набор команд и данных, которыми

    оперирует процесс.

    Контекст процесса - атрибут, который присутствует практически во всех

    ОС, в разных ОС он может называться по-разному. Контексты всех процессов

    размещаются в адресном пространстве ОС и содержат оперативную информацию о

    состоянии процесса и текущую информацию, связанную с процессом и его

    запуском.

    Контекст содержит:

    номера пользователя и группы;

    указатель на индексный дескриптор текущего каталога;

    специфические условия работы процесса:

    - обработка сигналов;

    [pic]

    Рассмотрим это подробнее. В ОС UNIX каждый процесс может послать другому

    процессу некоторое воздействие, которое называют “сигнал”; соответственно,

    если процесс-отправитель имеет право передать сигнал процессу-получателю,

    то при выполнении передачи в последнем возникает событие, связанное с

    сигналом.

    Это событие очень похоже на прерывание, возникающее в аппаратуре

    вычислительной системы. В ОС имеется набор сигналов, которые могут

    передавать друг другу процессы; перечень сигналов описан в файле

    “signal.h”. Отправитель может подать некоторым образом команду ОС, что он

    передает сигнал с заданным номером процессу-получателю, процесс-получатель

    может прореагировать на сигнал тремя способами: 1) прекращение выполнения,

    причиной которого является пришедший сигнал; 2)

    игнорирование сигнала (здесь следует отметить, что

    игнорировать можно далеко не все сигналы); 3) вызывается

    предопределенная процессом функция, которая может

    выполнить какие-то действия; возврат из этой функции осуществляется

    в точку прихода сигнала.

    - информация об открытых в процессе файлах;

    - информация о текущем состоянии процесса на случай его приостановки;

    Останавливая выполнение процесса, ОС “упрятывает” в

    соответствующий контекст информацию, нужную для его

    продолжения: режимы программы в момент приостановки,

    состояние регистров, адрес точки прерывания.

    Тело процесса, - как уже было сказано, можно представить в виде

    объединения сегмента текста (кода) и сегмента данных. Развитые ОС позволяют

    размещать сегменты текста и данных в различных, не зависящих друг от друга,

    местах оперативной памяти. Это хорошо, так как вместо одного большого куска

    памяти нам требуется два маленьких. Но еще лучше следующее - такая

    организация позволяет использовать сегмент кода повторно. В системе

    допускается существование еще одного процесса с собственным контекстом,

    сегментом данных, но у которого общий с другими процессами сегмент кода.

    [pic]

    Если k пользователей вызывают один текстовой редактор, то в системе

    находится одна копия этого редактора и k копий сегмента данных и контекстов

    (копии, надо заметить, не идентичные). Это вещь полезная, так как отсюда

    сразу же можно увеличить “разум” планировщика откачки (он может, например,

    откачивать сегмент данных, а не сегмент текста).

    Мы перечислили не все содержимое контекста, и в дальнейшем эта

    информация будет дополняться и уточняться.

    Мы говорили, каким образом в UNIX-e можно создать копию текущего

    процесса, - это функция fork(), которая работает следующим образом:

    fork( ): >0 PID сыновьего процесса (мы находимся в процессе-отце)

    =0 (мы находимся в процессе-сыне)

    =-1 произошла ошибка - невозможно создать новый процесс

    (остаемся в процессе-отце), эта ошибка может возникнуть при недостатке

    места в таблице процессов, при нехватке места в системных областях данных и

    т.п.

    Система поддерживает родственные взаимоотношения между процессами,

    это означает, что существуют некоторые функции, характерные для работы с

    процессами, которые доступны только процессам, являющимся родственниками.

    При порождении сыновнего процесса с использованием fork() порожденный

    процесс наследует:

    4. Окружение - при формировании процесса ему передается некоторый набор

    параметров-переменных, используя которые, процесс может

    взаимодействовать с операционным окружением (интерпретатором команд и

    т.д.);

    5. Файлы, открытые в процессе-отце, за исключением тех, которым было

    запрещено передаваться специальным параметром при открытии;

    6. Способы обработки сигналов;

    7. Разрешение переустановки действующего идентификатора пользователя

    (это то, что связано с s-bit’ом)*

    8. Установленный режим отладки - в ОС имеется возможность системными

    вызовами осуществлять отладку (профилирование) программы, в процессе

    может быть указано - разрешено или нет профилирование;

    9. Все присоединенные разделяемые сегменты памяти - у нас есть механизм

    управления разделяемыми ресурсами, и в качестве одного из разделяемых

    ресурсов может выступать оперативная память, в ней может быть выделен

    сегмент, к которому одновременно имеют доступ несколько процессов.

    При формировании сыновнего процесса эта часть памяти также будет

    унаследована;

    10. Текущий рабочий каталог и корневой каталог;

    Не наследуется при создании нового процесса идентификатор процесса

    (почему - очевидно).

    Возвращаясь к функции fork(), следует заметить, что она сама по себе

    бессмысленна, ибо применение такому созданию точной копии процесса найти

    весьма сложно. Поэтому функция fork() используется совместно с группой

    функций exec(...). Эта группа объединяет в себе функции, которые частью

    своего имени имеют слово “exec” и выполняют приблизительно одинаковые

    действия, отличающиеся лишь деталями (набором или интерпретацией

    параметров).

    Суть функций exec() - в следующем: при обращении к ней происходит

    замена тела текущего процесса, оно заменяется в соответствии с именем

    исполняемого файла, указанного одним из параметров функции. Функция

    возвращает «-1», если действие не выполнено, и код, отличный от «-1», если

    операция прошла успешно. Здесь следует отметить следующий факт - в UNIX-е

    при работе с системными вызовами иногда возникают диагностические сообщения

    в виде кода ответа, которые невозможно разделить на конкретные причины,

    вызвавшие возвращение этого кода. Примером этого являются коды “-1” для

    fork() и exec(...). Для того чтобы обойти это неудобство, следует включить

    в программу файл “errno.h”, и после этого при возникновении отказов в

    выполнении системных вызовов в переменной “errno” будет код конкретной

    причины отказа выполнения заказа. Всевозможные коды отказа описаны в самом

    “errno.h”.

    Давайте приведем небольшой пример. Мы напишем программу, которая

    будет запускать файлы, имена которых перечислены при вызове.

    main(argc, argv)

    int argc;

    char *argv;

    { int i, pid;

    for (i=1; i0, то есть

    мы находимся в процессе-отце, то продолжаем создавать сыновние процессы,

    пока есть аргументы.

    В качестве иллюстрации работы fork() можно привести следующую

    картинку:

    [pic]

    Здесь процесс с PID=105 создается процессом с PID=101.

    Также следует отметить, что если убивается процесс-отец, то новым

    отцом становится 1-ый процесс ОС.

    Связка fork/exec по своей мощности сильнее, чем, если бы была единая

    функция, которая сразу бы создавала новый процесс и замещала бы его

    содержимое. Fork/exec позволяют вставить между ними еще некоторую

    программу, которая будет содержать какие-то полезные действия.

    Мы начали рассматривать организацию процессов. Мы на пальцах

    показали, как размещается информация в ОС. В принципе, вся информация,

    которая отражает оперативное состояние ОС, а также программы ОС, которые

    управляют этой информацией и наиболее важными устройствами, составляют ядро

    ОС.

    Ядро ОС - программа, функцией которой является управление базовыми

    объектами системы (для UNIX-а это два объекта - файл и процесс). Ядро в

    своем теле размещает необходимые таблицы данных. Ядро считается некоторой

    неразделяемой частью ОС. Оно обычно работает в режиме супервизора, все

    остальные функции ОС могут работать и в других режимах.

    Лекция №12

    На прошлой лекции мы начали говорить о процессах в операционной

    системе UNIX. Можно однозначно сказать о том, что процессы и механизмы

    управления процессами в операционной системе - это одна из принципиальных

    особенностей операционной системы UNIX, т.е. тех особенностей, которые

    отличали систему при создании и отличают ее до сих пор. Более того,

    несмотря на старания господина Гейтса, ситуация такова, что он повторяет те

    программные интерфейсы, которые используются для взаимодействия управления

    процессами, а не фирмы разработчики UNIX-ов повторяют те интерфейсы,

    которые появились в Windows. Первенство операционной системы UNIX очевидно.

    Мы говорили о том, что процесс в UNIX-е - это есть нечто, что

    зарегистрировано в таблице процессов. Соответственно каждая запись в

    таблице процессов имеет номер. Номера идут от нуля до некоторого

    предельного значения, которое предопределено при установке системы. Номер в

    таблице процессов - это есть, так называемый, идентификатор процесса,

    который в системе обозначается PID. Соответственно, подавляющее большинство

    действий, которые можно выполнить с процессом, выполняются при помощи

    указания идентификатора процесса. Каждый процесс характеризуется контекстом

    процесса. Это блок данных, характеризующий состояние процесса, в том числе

    в этом блоке данных указывается информация об открытых файлах, о правилах

    обработки событий, возникающих в процессе. В этом наборе данных хранится

    информация, которая образуется при полном «упрятывании» процесса при

    переключении системы с процесса на процесс. То есть когда происходит по той

    или иной причине переключение выполнения с одного процесса на другой, для

    того чтобы можно было восстановить работу процесса, некий набор данных

    размещается в контексте процесса. Этот набор данных заключает в себе

    содержимое регистровой памяти, некоторые режимы, которые установила

    программа и в которые вмешался процессор (например, содержимое регистра

    результата), точку возврата из прерывания. Плюс - контекст содержит много

    полезной информации, о которой мы будем говорить позже.

    Мы говорили о том, что в некотором смысле определено понятие тела

    процесса. Тело процесса состоит из двух сегментов: сегмента текста и

    сегмента данных. Сегмент текста - это часть данных процесса, которые

    включают в себя код исполняемой программы. Сегмент данных - это те

    пространства оперативной памяти, которые могут статически содержать данные.

    Мы говорили, что в системе есть возможность иметь разделенные сегменты

    текста и сегменты данных. В свою очередь, система позволяет с одним

    сегментом текста связывать произвольную группу сегментов данных. Это, в

    частности, бывает полезно, когда в системе одновременно работают несколько

    одинаковых процессов.

    Принципиально важная вещь, связанная с организацией управлением

    процессами, - механизм fork/exec. При обращении к функции fork происходит

    создание нового процесса, который является копией текущего процесса.

    Незначительные отличия этих процессов есть в идентификаторе процессов.

    Возможны некоторые отличия в содержимом контекста процесса.

    Функция exec позволяет заменять тело процесса, т.е. при обращении к

    этой функции, в случае успешного ее выполнения, тело процесса меняется на

    новое содержимое, которое указано в качестве аргументов функции exec в виде

    имени некоторого файла. Мы говорили о том, что сама по себе функция fork

    почти бессмысленна. Попробуем уловить смысл функции exec - можно выполнять

    в рамках одного процесса несколько задач. Возникает вопрос: почему

    формирование этого процесса раздроблено на две функции fork и exec? Чем это

    обосновано? Во многих системах есть одна функция, формирующая процесс с

    заданным содержимым. Дело в том, что при обращении к функции fork, как уже

    неоднократно было сказано, создается копия процесса, в том числе процесс-

    сын наследует все те файлы, которые были открыты в процессе отце и многие

    другие права и привилегии. Бывает ситуация, когда не хотелось бы, чтобы

    наследник приобретал все особенности отца. И есть возможность между

    выполнением функций fork и exec выполнить какие-то действия по закрытию

    файлов, открытию новых файлов, по переопределению чего-либо и т.д. В

    частности, вы при практических занятиях должны освоить отладчик системы

    deb. Какова суть его работы?

    Пусть есть процесс-отладчик deb; запускается процесс, который

    отлаживается, и, передавая некоторую информацию от отладчика к

    отлаживаемому процессу, можно производить отладку. Но отлаживать можно

    только тот процесс, который разрешил себя отлаживать. Как раз здесь

    используется раздвоение fork/exec. Сначала я делаю копию своего процесса

    deb(, после этого я разрешаю проводить трассировку текущего процесса, а

    после этого я запускаю функцию exec с отлаживаемой программой. Получается

    ситуация, что в процессе образуется именно та программа, которую надо

    отладить, и она, не подозревая об этом, уже работает в режиме отладки.

    Загрузка операционной системы и образование начальных процессов.

    Сегодня мы с вами поговорим о загрузке операционной системы и образовании

    начальных процессов. При включении вычислительной системы из ПЗУ (постоянно

    запоминающего устройства) запускается аппаратный загрузчик. Осуществляется

    чтение нулевого блока системного устройства. Из этого нулевого блока

    запускается программный загрузчик ОС UNIX. этот программный загрузчик

    осуществляет поиск и запуск файла с именем unix, который является ядром

    операционной системы. В начальный момент происходят действия ядра по

    инициализации системы. Это означает, что в соответствии с параметрами

    настройки системы, формируются необходимые таблицы, инициализируются

    некоторые аппаратные интерфейсы (инициализация диспетчера памяти, часов, и

    т.д.). После этого ядро системы создает процесс №0. При этом нулевой

    процесс является вырожденным процессом с точки зрения организации остальных

    процессов. Нулевой процесс не имеет кода, он содержит только контекст

    процесса. Считается, что нулевой процесс активен, когда работает ядро, и

    пассивен во всех остальных случаях.

    К моменту образования нулевого процесса в системе уже образованы

    таблицы, произведена необходимая инициализация, и система близка к

    готовности работать. Затем ядро копирует нулевой процесс в первый процесс.

    При этом под первый процесс уже резервируются те ресурсы, которые

    необходимы для полноценного процесса, т.е. для него резервируются сегмент

    контекста процесса, и для него резервируется память для размещения тела

    процесса. После этого в первый процесс загружается программа init. При этом

    запускается диспетчер процессов. И ситуация такова: существует единственный

    процесс, реально готовый к выполнению. Процесс init реально завершает

    запуск системы.

    Запуск системы может происходить в двух режимах. Первый режим - это

    однопользовательский режим. В этом случае процесс init загружает

    интерпретатор команд shell и ассоциирует его с консольным терминалом, а

    также запускает стартовый командный файл /etc/rc. Этот файл содержит

    произвольные команды, которые может устанавливать администратор системы,

    если он считает необходимым выполнить их при старте системы. Это могут быть

    команды, предположим, запуска программы тестирования целостности файловой

    системы или проверки расписания и, в зависимости от расписания, запуска

    процесса, который будет архивировать файловую систему и т.д. Т.е. в этом

    командном файле в общем случае могут находиться произвольные команды,

    установленные администратором системы. При этом если система запускается в

    однопользовательском режиме, на консольный терминал подается интерпретатор

    команд shell и считается, что консольный терминал находится в режиме

    супервизора (суперпользователя) со всеми правами, которые можно

    предоставить администратору системы.

    Второй режим - многопользовательский. Если однопользовательский режим

    обычно используется в ситуациях, когда в системе произошла аварийная

    ситуация и необходимы действия администратора системы или системного

    Страницы: 1, 2, 3, 4


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.