首页 > 系统相关 >Unix/Linux系统编程自学笔记-第三章:Unix/Linux进程管理

Unix/Linux系统编程自学笔记-第三章:Unix/Linux进程管理

时间:2023-10-21 11:56:24浏览次数:36  
标签:int 编程 next queue Unix Linux 进程 PROC CPU

Unix/Linux系统编程自学笔记-第三章:Unix/Linux进程管理

1、概念介绍

  1. 多任务处理

    计算机技术概念中的多任务处理指的是同时执行若干独立任务。无论是在多处理机系统还是单处理机系统都可以实现多任务处理。对于单处理机系统,多任务处理的实现依靠着多路复用技术,通过上下文的快速切换实现逻辑上的多任务并行处理。这种并行性被称为并发。

  2. 进程的概念

    进程是对映像的执行。一个进程是一个对资源的动态利用的过程,系统内核通过一个独特的数据结构来表示,它被称为进程控制块PCB或任务控制块TCB。在本章中直接称之为PROC结构体。

    PROC的定义:

    typedef struct proc{
    struct proc *next;

    ​ int *ksp;

    ​ int pid;

    ​ int ppid;

    ​ int status;

    ​ int priority;

    ​ int kstack[1024];

    }PROC;

    next:指向下一个PROC结构体的指针;

    ksp字段是保存的堆栈指针,存储了放弃使用CPU的进程的上下文;

    pid标识一个进程的ID编号;

    ppid为父进程的编号;

    status是进程的当前状态;

    priority是进程的调度优先级;

    kstack是进程执行时的堆栈。

2、多任务处理系统

​ 多任务处理  在计算机技术中,多任务处理指的是同时执行几个独立的任务。在单处理器(单CPU)系统中,一次只能执行一个任务。多任务处理是通过在不同任务之间多路复用CPU的执行时间来实现的,即将CPU执行操作从一个任务切换到另一个任务。不同任务之间的执行切换机制称为上下文切换,将—个任务的执行环境更改为另一个任务的执行环境。如果切换速度足够快就会给人一种同时执行所有任务的错觉。这种逻辑并行忡称为 “并发”。在有多个CPU或处理器内核的多处理器系统中,可在不同CPU上实时、 并行执行多项任务。

  1. type.h文件,定义了系统常数和简单的PROC结构体:

    /*********** type.h file ************/
    #define NPROC   9			//numbers of PROC
    #define SSIZE 1024			//stack size = 4KB
    
    // PROC status
    #define FREE    0
    #define READY   1
    #define SLEEP   2
    #define ZOMBIE  3
    typedef struct proc{
        struct proc *next;		 //next proc pointer
        int *ksp;				//saved stack pointer
        int pid;				//pid = 0 to NPROC-1
        int ppid;				//parent pid
        int status;				//PROC status
        int priority;			//scheduled priority
        int  kstack [SSIZE];	 //process stack
    }PROC;
    
  2. ts.s文件,32汇编代码,用于实现上下文切换:

    #-------------- ts.s file ----------------
           .globl running,scheduler, tswitch
    tSwitch:
    SAVE:   pushl %eax :
            pushl %ebx
            pushl %ecx
            pushl %edx
            pushl %ebp
            pushl %esi
            pushl %edi
            pushf1
            movl   running, Sebx
            mov1   # esp,4(%ebx)
    FIND:   call  scheduler
    RESUME: movl    running,8ebx
            movl    4(%ebx),%esp
            popf1
            popl %edi
            popl %esi
            popl %ebp
            popl %edx
            popl %ecx
            popl %ebx
            popl %eax
            ret
    # stack contents=|retPC|eax|ebx|ecx|edx|ebp|esi|edi|eflag|
    #                  -1   -2  -3  -4  -5  -6  -7  -8   -9
    
  3. queue.c文件,可实现队列和链表操作函数:

    /******************************* queue.c file *******************************/
    int enqueue(PROC **queue,PROC *p)
    {
        PROC *q = *queue;
        if(q == 0 || p->priority> q->priority){
            *queue = p;
            p->next = q;
        }
        else{
            while(g->next && p->priority <= q->next->priority)
                q = q->next;
            p->next = q->next;
            q->next = p;
        }
    }
    PROC *dequeue (PROC **queue)
    {
        PROC *p = *queue;
        if (p)
            *queue =(*queue)->next;
        return p;
    }
    int printList(char *name,PROC *p)
    {
        printf("%s = ",name);
        while(p){
            printf("[8d %d]->",p->pid,p->priority);
            p = p->next;
        }
        printf("NULL\n");
    }
    
  4. t.c文件,定义MT系统数据结构、系统初始化代码和进程管理函数:

    /*********** t.c file of A Multitasking System ***********/
    #include <stdio.h>
    #include "type.h"
    
    PROC proc[NPROC];	//NPROC PROCs
    PROC *freeList;		//freeLists
    PROC *readyQueue;
    PROC *running;
    
    #include "queue.c"
    
    /***********************************************************
    	kfork() creats a child process and returns a chile pid,
    	When scheduled to run , child PROC resumes to body;
    ***********************************************************/
    
    int kfrok()
    {...}
    
    int kexit()	//to exit
    {...}
    
    int do_kfork()
    {...}
    
    int do_switch()
    {...}
    
    int do_exit()
    {...}
    
    int body()	//prcdess body function
    {...}
    
    int init()
    {...}
    
    int main()
    {...}
    
    int scheduler()
    {...}
    

3、进程同步与终止

  1. 睡眠模式

    当某进程需要某些当前没有的东西时, 例如申请独占一个存储区域、 等待用户通过标准输人来输入字符等, 它就会在某个事件值上进入休眠状态, 该事件值表示休眠的原因。 为实现休眠操作, 我们可在 PROC 结构体中添加一个 event 字段, 并实现 ksleep(int event) 函数,使进程进人休眠状态。

  2. 唤醒操作

    一个进程可能会进入休眠状态等待同一个事件,这是很自然的,因为这些进程可能都需要同一个资源,例如一台当前正处于繁忙状态的打印机。在这种情况下,所有这些进程都将休眠等待同一个事件值。当某个等待时间发生时,另一个执行实体(可能是某个进程或中断 处理程序)将会调用 kwakeup(event), 唤醒正处千休眠状态等待该事件值的所有程序。如果没有任何程序休眠等待该程序,kwakeup() 就不工作,即不执行任何操作。

  3. 进程终止

    在操作系统中,进程会终结或死亡,即进程终止。进程终止有两种方式:

    1、正常终止:调用结束函数exit(value)进行终止,由进程自身操作。

    2、异常终止:进程因为某个信号而异常终止,最终会调用kexit()。

4、MT系统中的进程管理

​ MT系统管理函数的一般格式:

  • 用二叉树实现的进程家族树
  • 实现 ksleep() 和 kwakeup() 进程同步函数
  • 实现 kexit() 和 kwait() 进程管理函数
  • 添加 "w" 命令来进行测试或演示操作

5、Unix/Linux中的进程

  1. 进程的来源
    当操作系统启动时,操作系统内核会强行创建一个 PID=0 的初始进程,即通过分配 PROC 结构体 (通常是proc[0])来初始化 PROC 的内容,并让运行指向 proc[0] ,然后它会挂载一个根文件系统,使得系统可以使用文件。在初始化后P0会复刻出子进程P1,并将进程切换为用户模式继续运行P1。

  2. P1进程
    P1进程也被称为INIT进程,因为P1开始运行后的执行映像被更改为了INIT程序。P1中的大部分子进程都是用来提供服务的,不进行用户交互,它们被称为守护进程。

  3. 登录进程
    P1中用于用户登录的LOGIN进程,每个进程打开三个相关文件流(stdin、stdout 和 stderr),指向的是堆栈区中的FILE结构体。

  4. 进程的执行模式

    Linux/Unix系统中的进程有内核模式(Kmode)和用户模(Umode)式两种。进程在两种模式下动态变化,内核模式下进程可以随意进入用户模式,但用户模式进入内核模式只有三种方法:

    • 中断

      外部设备发给CPU请求服务信号,在用户模式下的CPU将会响应该信号并中断进程,然后CPU进入内核模式处理中断。

    • 陷阱

      即错误条件,CPU识别到错误条件后会尽行异常处理,此时CPU会进入内核模式处理异常。

    • 系统调用

      系统调用只可在内核模式下使用,这将会使CPU进入内核模式。

6、I/O重定向

  1. sh进程有三个用于终端I/O的文件流:

    • stdin:标准输入,文件名描述符为0
    • stdout:标准输出,文件描述符为1
    • stderr:标准错误,文件描述符为2
  2. 重定向标准输入/输出

    • 重定向标准输入

    • 重定向标准输出

7、管道

​ 管道可以实现进程间的单向数据交换,每个管道有一个输入端,一个输出 端。可以从管道的读取端读取写入管道写入端的数据。

  1. 管道命令处理

    命令行有如下格式:

    cmd1 | cmd2
    

    其中的"|"符号就是管道符号,cmd1的输出会变成cmd2的输入。

  2. 命名管道

    又称为FIFO,管道的名称以某种文件形式存储在文件系统之中,一旦命名后就会一直存在,直到使用rm或unlink将其删除。一个实例:

    mknod mypepe p
    

    或者:

    int r=mknod("mypipe",S_IFIFO,0);
    

    以上两种命令都可以在当前目录下创建一个名为mypipe的特殊文件,使用ls命令就可看到该文件,使用如下命令:

    ls -l mypipe
    

    即可显示管道链接的详细信息:

    prw-r-r- 1 root root 0 time mypipe
    

    文件类型p表示它是管道,连接数是1,大小为0。

chatgpt

2)

标签:int,编程,next,queue,Unix,Linux,进程,PROC,CPU
From: https://www.cnblogs.com/Semelia/p/17778716.html

相关文章

  • 从零开始的Java编程:教你如何实现“超级马里奥”游戏!
    引言超级马里奥,这个名字对于游戏迷来说一定不陌生。它是一款经典的游戏系列,以一个勇敢的水管工人——马里奥为主角,讲述了他在蘑菇王国中的冒险故事。在这个充满挑战和刺激的游戏中,玩家需要控制马里奥跳跃、躲避障碍物,并与邪恶的蘑菇和食人花敌人战斗,最终抵达城堡的胜利之地。游......
  • Docker启动失败,报错Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker
    问题描述:CannotconnecttotheDockerdaemonatunix:///var/run/docker.sock.Isthedockerdaemonrunning?首次安装docker后,服务没有自启动解决方案:查看docker状态 1servicedockerstatus 设置开启Linux时docker自启动 1systemctlenabledocker   然后......
  • Docker启动报错:Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock
    问题描述:  Docker启动报错:CannotconnecttotheDockerdaemonatunix:///var/run/docker.sock.Isthedockerdaemonrunning?  CannotconnecttotheDockerdaemonatunix:///var/run/docker.sock.Isthedockerdaemonrunning?输入dockerps命令无法显示服......
  • 12、Linux中shell脚本
    Linux中shell脚本目录Linux中shell脚本一、基础知识1、第一个shell脚本程序2、shell变量定义3、shell变量的赋值、修改、删除4、shell特殊变量二、脚本使用1、静态IP修改-交互式脚本2、主机存活探测-if脚本3、主机存活探测-for脚本4、主机存活探测-while脚本5、纯净查杀-case脚本......
  • Linux (7) NetworkManager重置resolve.conf
    《WindowsAzurePlatform系列文章目录》 在默认情况下,AzureLinuxVM会安装waagent,而waagent会依赖于NetworkManager服务。当我们修改了resolve.conf的时候,如果重启NetworkManager或者重启了LinuxVM,NetworkManager会重置resolve.conf。 目前有两个......
  • Linux Screen操作
    LinuxScreen操作安装screen:创建screen:临时退出:查看所有screen:重新进入:删除screen:安装screen:yuminstall-yscreen创建screen:screen-SscreenName(自定义)临时退出:ctrl+a+d查看所有screen:screen-ls重新进入:screen-rscreenID(根据查看的id)删除screen:screen-X-S......
  • Linux常见较全的故障修复思路及解决方案
    一、crontab不执⾏crontab是linux自动周期执⾏脚本的常用工具,实现服务器按着设定的周期策略进⾏执⾏脚本或命令任务,但是crontab也常出现一些不执⾏的问题导致计划任务未按预期执⾏。根据个⼈运维工作所⻅的案例,进行归纳,常⻅问题如下:1、脚本编辑器错误shell脚本:#!/bin/bash#!/bin/shpyth......
  • 小程序底层技术机制解读 - JavaScript编程语言
    JavaScript是小程序的核心编程语言之一,它在小程序中起着至关重要的作用。本文将深入探讨JavaScript在小程序底层技术机制中的作用,以及如何利用JavaScript来构建小程序应用。同时,我们还将提供一个简单的代码演示,以帮助读者更好地理解JavaScript在小程序中的应用。JavaScript在小程序......
  • 带你真正认识Linux 系统结构
    1. linux内核内核是操作系统的核心,具有很多最基本功能,它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统,决定着系统的性能和稳定性。Linux内核由如下几部分组成:内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管理等。如图:系统调用接口:SCI层提供了某些机制执......
  • uboot/Linux下MMC/SD/SDIO阅读记录
    1uboot下MMC/SD/SDIO1.1uboot下MMC/SD/SDIO相关配置uboot下关于MMC/SD/SDIO驱动以及工具配置:DeviceDrivers->MMCHostcontrollerSupportMMC/SD/SDIOcardsupport supportforMMC/SDwriteoperations--支持对MMC/SD/SDCar......