Процесс ос Unix

Механизм управления и взаимодействия процессов в ОС Unix послужил во многом основой для развития операционных систем в целом, и логического блока управления процессами в частности. Во многом организация управления процессами в ОС Unix является эталонной, рассмотрим ее теперь более детально.

С точки зрения понимания термина процесса в ОС Unix данное понятие можно определить двояко. В первом случае процесс можно определить как объект, зарегистрированный в таблице процессов. Таблица процессов является одной из специальных системных таблиц, которая, очевидно, является программной таблицей. Второе определение объявляет процессом объект, порожденный системным вызовом fork(). Оба определения являются корректными и равносильными (если учесть, что в системе существуют два особых процесса с нулевым и первым номерами, и об их особенностях речь пойдет ниже).

Остановимся сначала на первой трактовке процесса. В операционной системе имеется таблица процессов, размер которой является параметром настройки ОС, и, соответственно, количество процессов в системе является системным ресурсом. Таблица устроена позиционным образом, а это означает, что именование процесса осуществляется посредством номера записи таблицы, соответствующей данному процессу (нумерация строится от нуля до некоторого фиксированного значения). Этот номер записи называется идентификатором процесса (PID — Process Identifier). Как только что отмечалось, две первые записи таблицы предопределены и используются для системных нужд. Соответственно, каждая запись таблицы (Рис. 74.) имеет ссылку на контекст процесса, который структурно состоит из пользовательской, системной и аппаратной составляющих.

Пользовательская составляющая — это тело процесса. В нее входит сегмент кода, который содержит машинные команды и неизменяемые константы. Сегмент кода — это обычно не изменяемая программным способом часть тела процесса. Также в пользовательскую составляющую входит сегмент данных, в который входит область статических данных процесса (в т.ч. статические переменные), область разделяемой памяти (т.е. область памяти, которая может принадлежать двум и более процессам одновременно), а также область стека. На стеке в системе реализуется передача фактических параметров в функциях, реализуются автоматические и регистровые переменные, а также в этой области организуется динамическая память (т.н. куча).

74. Таблица процессов в ОС Unix.

В ОС Unix реализован такая возможность, как разделение сегмента кода (Рис. 75.). Допустим, в системе работает несколько (пускай, 100) пользователей, каждый из которых помимо прочего работает с одним и тем же текстовым редактором. Таким образом, в системе обрабатываются 100 копий текстового редактора. Ставится вопрос о необходимости держать в ОЗУ все сегменты кода для этих 100 процессов. Для оптимизации подобных ситуаций в ОС Unix используется указанный механизм разделения сегмента кода. Тогда каждый обрабатываемый в системе процесс текстового редактора в пользовательской составляющей хранит ссылку на единственную копию сегмента кода редактора, а сегмент данных у каждого из процессов оказывается своим. Соответственно, в приведенном примере в памяти будут находиться один сегмент кода и 100 сегментов данных. Но рассмотренный механизм может иметь место в ОС только в том случае, когда сегмент кода нельзя изменить: он закрыт на запись.