unix操作系统的进程系统分析

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1、万方数据2006年12月第24卷第6期湖北大学成人教育学院学报Dec．，2006JournaIofAdultEducationCollegeofHubeiUniversityV01．24No．6UNIX操作系统的进程系统分析孙文和(湖北大学数学与计算机科学学院，武汉，430062)【摘要】进程是操作系统课程中的重点、难点，本文通过对UNIX系统进程的概念、进程的描述、进程的控制及其程序实例的分析，使学生能较好的理解和掌握进程的实质。【关键词】进程；Proc结构；User结构；系统调用【中图分类号】TP361．81【文献标识码】A【文章编号】1009一0

2、444(2006)06一0075一02一、引言UNIX系统是一种多用户多任务的分时的操作系统，由于其安全可靠、开放性和可移植性良好等优点，迅速成为小型机和工作站上普遍使用的一种主流操作系统；目前Internet上的大多数服务器也建立在UNIX系统平台上。文件系统和进程系统是UNIX系统的两大基石，文件系统的特点是静态的，而进程则是一个动态的概念，这两方面互相配合，构成了UNIx系统的物质基础。二、UNIx系统进程的概念关于进程的定义有很多，在传统的教科书中对进程作如下定义：进程是一个具有一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。该定义较为抽象，不易

3、于学生理解。本人认为美国学者克里斯蒂安的定义更全面，更本质，更利于理解，即“从核心看来，进程是分了类的、按一组规则操纵的数据结构。”从这里可以发现关于进程的三层含义：1、因为进程在其生命周期中存在着至少三种状态：就绪状态、执行状态、阻塞状态，所以进程是分了类的；2、进程可以创建、撤消、调度、阻塞、唤醒、延迟，即是可按一组规则操纵的；3、UNIX系统的进程是由Proc结构和User结构加以描述的数据结构。三、UNIx系统进程的描述UNIX系统中，采用了段页式存储管理方式，一个进程实体包括代码段、数据段、用户栈及系统栈四个部分；另外每个进程创建后在内核的进

4、程表中都有一个登记项Proc结构和User结构，它们共同组成了UNIX进程的映像，如图所示：1．Proc结构Proc结构存放系统感知进程存在所必需的信息，主要有：(1)进程的状态；(2)进程的用户标识(Uid)；(3)进程标识(Pid)；(4)进程进入睡眠状态的事件描述符；(5)进程和User结构在内存或外存的地址；(6)软中断信号；(7)记时域；(8)进程的大小；(9)偏置值Nice；(10)指向就绪队列中下一个Proc结构的指针；(11)进程页表指针；[收稿日期]2006一06—20[作者简介]孙义和(1967一)，男，江西丰城人．湖北大学数学与计

5、算机科学学院教师。·75·万方数据2．U§er结构User结构用以进一步描述进程本身的各种控制数据和信息。只有当进程正在执行时，User结构的信息才被取出。主要包括：(1)指向该User结构的Proc结构的指针；(2)当前系统调用的参数、返回值及错误码；(3)与用户标识有关的项；(4)与文件结构有关的项；(5)与I／O有关的项；(6)所有由进程打开的文件的文件描述符；(7)信号处理数组；(8)差错字段：记录系统调用期间出现的错误；(9)限制字段：对该进程创建的所有文件设置存取权限的屏蔽码；(10)与上下文切换、现场保护有关的项；(11)各种记时项；(1

6、2)进程代码段、数据段和栈段的长度。其中Proc结构常驻内存，User结构仅在进程运行时才由外存的交换设备写入内存，以为系统中其它进程腾出宝贵的内存空间。至此，我们知道进程实质上是程序执行时由内核为它建立的一组数据结构：Proc结构、User结构及与存储管理有关的区表(或段表)、页表。‘四、UNIx系统进程的控制UNIX系统提供了一组简洁的系统调用用以实现对进程的控制。系统调用类似于高级语言中的库函数，但与库函数有本质区别：系统调用是核心态下执行，而库函数是用户态下执行。以下是关于进程控制最重要的系统调用：1．fork()用来创建一个新的进程，该进程是

7、调用进程的副本。2．execl()把新进程的内存空间复制到原有进程中，完成进程的转换。3．wait()父进程使用wait使它与执行的子进程的终止同步。4．exit()用来终止一个进程。五、进程控制的实例分析以下程序可在RedhatI。inux上运行：main()(intpid；printf(一justoneprocessnow．＼nⅣ)；printf(”callingfork()⋯＼n")；pid=fork()；if(pid一0){printf(”Iamchild．＼Il”)；execl(”／bin／ls”，Ⅳ1sⅣ，”一1"，”*”，0)；perro

8、r(”execerror”)；)elseif(pid>0)printf(”Iamparent．