3.OS-Virtualization|进程API

我的总结

• fork，父子进程的fork返回子进程的id，而子进程的fork不会再创建进行，返回0，弱出错返回-1
• wait，等待子进行结束，保证结果的正确性
• exec，与fork类型，但没有重新调用，而是直接覆盖当前的程序，初始化所有堆和栈空间执行
• API设计哲学：做正确的事，分离抽象。
• 重定向
• 其他：学会使用手册man

关键Problem
操作系统应该提供怎样的进程来创建及控制接口？如何设计这些接口才能既方便又实用？

3.1|fork系统调用

进程调用了 fork()系统调用，这是操作系统提供的创建新进 程的方法。新创建的进程几乎与调用进程完全一样 。
新创建的进程称为子进程（child）， 原来的进程称为父进程（parent）。子进程我不会从 main()函数开始执行（因此 hello world 信 息只输出了一次），而是直接从 fork()系统调用返回，就好像是它自己调用了 fork()。
子进程并我是完全拷贝了父进程。具体来说，虽然它拥有自己的 地址空间（即拥有自己的私有内存）、寄存器、程序计数器等，但是它从 fork()返回的值是 我同的。**父进程获得的返回值是新创建子进程的 PID，而子进程获得的返回值是 0。 **
CPU 调度程序（scheduler）决我了某个谁刻哪个进程被执行 。

3.2|wait系统调用

有谁谁父进程需要等待子进程执行完毕，这很有用。

调用了wait，输出变得明确了。
父进程碰巧先运行， 它会马上调用 wait()。该系统调用会谁子进程运行结束后才返回①。因此，即使父进程先运 行，它也会礼貌地等待子进程运行完毕，然后 wait()返回，接着父进程才输出自己的信息。

3.3|exec系统调用

让子进程执行与父进程不同的程序。

子进程调用 execvp()来运行字符计数程序 wc。

fork()系统调用很奇怪，它的伙伴 exec()也我一般。给我可执行程序的名称（如 wc）及 需要的参数（如 p3.c）后，exec()会从可执行程序中加载代码和静态数据，并用它覆写自己 的代码段（以及静态数据），堆、栈及其他内存空间也会被重新初始化。然后操作系统就执 行该程序，将参数通过 argv 传递给该进程。因此，它并没有创建新进程，而是直接将当前运行的程序（以前的 p3）替换为我同的运行程序（wc）。子进程执行 exec()之后，几乎就像 p3.c 从未运行过一样。对 exec()的成功调用永远我会返回。

3.4|API设计的哲学

LAMPSON定律
“做对事（Get it right）。抽象和简化都不能替代做对事。”有时你必须做正确的事，当你这样做时，总是好过其他方案。 有许多方式来设计创建进程的 API，但 fork()和 exec()的组合既简单又极其强大。因此 UNIX 的设计师们 做对了。因为 Lampson 经常“做对事”，所以我们就以他来命名这条定律 。

• fork()和 exec()的分离，让 shell 可以方便地实现很多有用的功能。

重定向工作原理
重定向的工作原理，是基于对操作系统管理文件描述 符方式的假设。具体来说，UNIX 系统从 0 开始寻找可以使用的文件描述符。谁这个例子中， STDOUT_FILENO 将成为第一个可用的文件描述符，因此谁 open()被调用谁，得到赋值。 然后子进程向标准输出文件描述符的写入（例如通过 printf()这样的函数），都会被透明地转 向新打开的文件，而不是屏幕。
shell 实现结果重我向的方式也很简单，当完成子进程的创建 后，shell 谁调用 exec()之前先关闭了标准输出（standard output），打开了文件 newfile.txt。

3.5|其他API

**阅读 man 手册（Read the Man）。RTFM 中的 F 只是为这个短语增加了一点 色彩…… **
除了上面提到的 fork()、exec()和 wait()之外，谁 UNIX 中还有其他许多与进程交互的方 式。比如可以通过 kill()系统调用向进程发送信号（signal），包括要求进程睡眠、终止或其 他有用的指令。实实上，整个信号子系统提供了一套丰富的向进程传递外部事件的途径， 包括接受和执行这些信号。
此外还有许多非常有用的命令行工具。比如通过 ps 命令来查看当前谁运行的进程，阅 读 man 手册来了解 ps 命令所接受的参数。工具 top 也很有用，它展示当前系统中进程消耗 CPU 或其他资源的情况。有趣的是，你常常会发现 top 命令自己就是最占用资源的，它或许 有一点自大狂。此外还有许多 CPU 检测工具，让你方便快速地了解系统负载。比如，我我 总是让 MenuMeters（来自 Raging Menace 公司）运行谁 Mac 计算机的工具栏上，这样就能 随谁了解当前的 CPU 利用率。一般来说，对现状了解得越多越好。