[操作系统]15. 操作系统上的进程

[supergem3000]

15. 操作系统上的进程 (jyywiki.cn)

线程、进程和操作系统

操作系统同时保存多个状态机。 进程有自己的内存空间，看不到其他进程的内存空间。线程共享内存。

在 UNIX/Linux 系统内核完成初始化后，只有一个 init 进程被启动，从此以后，操作系统内核就化身为了一个事件驱动的程序、状态机的管理者，仅在中断和系统调用发生时开始执行。 那么SysCall必须有两个系统调用：创建进程（创建状态机），终止进程（终止状态机）

复制状态机：fork()

创建状态机应该提供什么样的 API？UNIX 的答案：fork

int fork();

做一份状态机完整的复制（内存、寄存器）。除了fork返回值不同。 fork：复制失败返回-1，新创建进程返回0，执行fork的进程返回子进程的进程号。 因为状态机是复制的，因此总能找到父子关系。 因此有了进程树（pstree）

理解fork：习题1

pid_t x = fork();
pid_t y = fork();
printf("%d %d\n", x, y);

到底创建了几个状态机？输出是什么？ 答：创建了4个，输出可能性很多，比如{id1} {id2}\n {id1} 0\n 0 {id3}\n 0 0\n

理解fork：习题2

for (int i = 0; i < 2; i++) {
  fork();
  printf("Hello\n");
}

• 执行./a.out 打印了6个Hello
• 执行./a.out | cat 打印了8个Hello

  printf不总是直接打印到标准输出，比如认为输出到的是管道，会把打印的内容缓冲。fork的时候缓冲区也复制了。

重置状态机：execve()

状态机只是复制，怎么创建出各种各样的进程呢？怎么把复制出的程序变成另外一个程序呢？ UNIX 的答案：execve。将当前进程重置成一个可执行文件描述状态机的初始状态

int execve(const char *filename,
           char * const argv[], char * const envp[]);

execve行为：执行名为filename的程序，允许对新状态机设置参数argv和环境变量envp，对应main的参数。 execve是唯一能够“执行程序”的系统调用。因此也是strace的第一个系统调用。

销毁状态机：_exit()

还缺少一个销毁状态机的函数。 UNIX的答案：_exit

exit是c语言标准库，为了区分开加了下划线

void _exit(int status);

销毁当前状态机，并允许有一个返回值。 子进程终止会通知父进程。 几种exit的不同：

• exit(0) stdlib.h中声明，c语言main运行完实际还会有一段代码（等于把写的程序做了一层包装）。调用exit，自己写的程序停止，包装代码还会运行到结束。
• _exit(0) glibc中的syscall wrapper。终止整个进程，执行exit_group系统调用。进程直接停止，上面说的包装代码不会运行。
• syscall(SYS_exit, 0) 执行exit系统调用终止当前线程。线程直接停止，上面说的包装代码不会运行。