Формирование процессов 0 и 1




Все механизмы взаимодействия процессов в ОС Unix унифицированы и основываются на связке системных вызовов fork-exec. Абсолютно все процесс в ОС Unix создается по приведенной схеме, но существуют два процесса с номерами 0 и 1, которые являются исключениями из данного правила.

Рассмотрим детально, как формируются данные процессы, но для этого необходимо разобраться, что происходит в системе при включении компьютера. Практически во всех компьютерах имеется область памяти, способная постоянно хранить информацию — т.н. постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). В этой области памяти находится т.н. аппаратный загрузчик компьютера. Данный загрузчик в общем случае имеет информацию о перечне и приоритетах системных устройств компьютера, которые априори могут содержать операционную систему. Приоритет определяет тот порядок, в котором аппаратный загрузчик осуществляет перебор устройств по списку в поисках программного загрузчика операционных систем. Обычно в нулевом блоке системного устройства находится т.н. программный загрузчик, который может содержать информацию о наличии в различных разделах системного устройства различных операционных систем. Раздел системного устройства — это последовательность блоков (выделенная на внешнем запоминающем устройстве), внутри которых используется виртуальная нумерация этих блоков, т.е. каждый раздел начинается с нулевого блока. Соответственно, если операционных систем несколько, то программный загрузчик может предложить пользователю компьютера выбрать, какую систему загружать. После этого программный загрузчик обращается к соответствующему разделу данного системного устройства и из нулевого блока выбранного раздела считывает загрузчик конкретной операционной системы, после чего начинает работать программный загрузчик конкретной ОС. Этот загрузчик, в свою очередь, «знает» структуру раздела, структуру файловой системы и находит в соответствующей файловой системе файл, который должен быть запущен в качестве ядра операционной системы.

Что касается Unix-систем, то указанный загрузчик ОС осуществляет поиск, считывание в память и запуск на исполнение файла /unix, который содержит исполняемый код ядра ОС Unix. Рассмотрим теперь действия ядра при запуске.

Первым делом происходит инициализация системы, которая включает в себя установку начальных параметров в аппаратных интерфейсах: установку системных часов, установка диспетчера оперативной памяти, установка средств защиты оперативной памяти. Затем, исходя из параметров настройки операционной системы, осуществляется формирование системных структур данных (в частности, создается таблица процессов). После этого ядро создает нулевой процесс. Отметим, что здесь мы оперируем определением процесса в ОС Unix: ядро формирует нулевую запись в таблице процессов, и более ничего, — это и есть создание нулевого процесса. Этот нулевой процесс в общем случае соответствует ядру (это процесс ядра), но этот процесс имеет особенность: он не имеет сегмента кода. Это означает, что нулевая запись таблицы процессов ссылается на контекст, в котором отсутствует ссылка на сегмент кода процесса. Нулевой процесс существует на всем протяжении функционирования ОС, причем он иллюстрирует нештатное формирование процесса в системе.

Рис. 80. Формирование нулевого и первого процессов.

Следующим этапом ядро начинает формирование первого процесса, который также создается нестандартным образом, при этом выполняются следующие действия. Ядро осуществляет копирование нулевой записи в первую. После чего для первой записи выделяется пространство оперативной памяти и создается тело процесса. В тело процесса записывается код системного вызова exec(), после этого происходит внутри первого процесса обращение к этому системному вызову с параметром /etc/init. Таким образом, можно отметить, что сам первый процесс формируется нестандартным путем, но его тело его в конце уже формируется «правильным» образом посредством вызова exec().

Итак, в итоге в рамках первого процесса сформирован процесс init, который существует в системе также на протяжении всего ее функционирования. Процесс init поддерживает соответствующую стратегию организации работы системы: либо это однопользовательская система, либо многопользовательская. Эта стратегия определяется параметрами, которые возникают на стадии загрузки ядра и инициализации системы. Соответственно, система опознает один из подключенных терминалов как системную консоль. Если система однопользовательская, то происходит подключение интерпретатора команд к системной консоли. Если же режим многопользовательский, то процесс init обращается к системной таблице терминалов, хранящей все терминальные устройства, которые могут быть в системе, и для каждого готового к работе терминала из юэтого перечня он запускает процесс getty. Процесс getty— это процесс, который обеспечивает работу конкретного терминала. Заметим, что процесс init создает процесс getty уже стандартным способом, и после вообще все процессы создаются лишь по схеме fork-exec.

Рис. 81. Инициализация системы.

После старта процесс getty печатает на экране приглашение ввести логин (Рис. 82). После того, как пользователь вводит логин, процесс getty загружает на свое место программу login. Соответственно, программа login запрашивает ввода пароля, который после ввода и проверяет. В первых версиях ОС Unix все пароли хранились в зашифрованном виде в файле passwd. Если введенный пароль оказывается верным, программа login загружает параметры работы конкретного пользователя, загружает интерпретатор команд (shell), и пользователь может начинать работать в системе. Заметим, что тип загружаемого интерпретатора команд также задается среди параметров работы данного пользователя. А, вообще говоря, в настройках вместо интерпретатора команд может присутствовать любой исполняемый файл, например, это может быть менеджер по обслуживанию СУБД, функционирующей в системе.

Сеанс работы пользователя с системой представляется в виде файла, с которым происходят операции чтения и записи. Соответственно, работа с системой заканчивает закрытием файла — подачей символа EOF (end of file), этот код нажатия комбинации клавиш Ctrl+D на клавиатуре. После передачи этого символа интерпретатор завершается. Как только оказывается, с терминалом не связан ни один процесс, процесс init запускает новый процесс getty, который ассоциируется с этим терминалом, который, в свою очередь, снова печатает на экране приглашение ввести логин.

Рис. 82. Схема работы пользователя с ОС Unix.

2.3 Планирование[R13]





©2015-2017 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.

Обратная связь

ТОП 5 активных страниц!