В операционной системе UNIX традиционно поддерживается классическая схема мультипрограммирования. Система поддерживает возможность параллельного (или псевдопараллельного в случае наличия только одного аппаратного процессора) выполнения нескольких пользовательских программ. Каждому такому выполнению соответствует процесс операционной системы. Каждый процесс выполняется в собственной виртуальной памяти, и, тем самым, процессы защищены один от другого, т.е. один процесс не в состоянии неконтролируемым образом прочитать что-либо из памяти другого процесса или записать в нее.
Каждому процессу соответствует контекст, в котором он выполняется. Этот контекст включает содержимое пользовательского адресного пространства – пользовательский контекст (т.е. содержимое сегментов программного кода, данных, стека, разделяемых сегментов и сегментов файлов, отображаемых в виртуальную память), содержимое аппаратных регистров – регистровый контекст (регистр счетчика команд, регистр состояния процессора, регистр указателя стека и регистры общего назначения), а также структуры данных ядра (контекст системного уровня), связанные с этим процессом. Контекст процесса системного уровня в ОС UNIX состоит из «статической» и «динамических» частей. Для каждого процесса имеется одна статическая часть контекста системного уровня и переменное число динамических частей.
Статическая часть контекста процесса системного уровня включает следующее:
Идентификатор процесса (PID)
Уникальный номер, идентифицирующий процесс. По сути, это номер строки в таблице процессов – специальной внутренней структуре ядра операционной системы, хранящей информацию о процессах.
В любой момент времени номера запущенных в системе процессов отличаются, однако после завершения процесса, его номер может быть в дальнейшем использован для идентификации вновь запущенного процесса.
Идентификатор родительского процесса (PPID)
В операционной системе UNIX процессы выстраиваются в иерархию – новый процесс может быть создан в рамках текущего, который выступает для него родительским.
Таким образом, можно построить дерево из процессов, в вершине которого находится процесс init, запускающийся при старте системы и являющийся прародителем для всех системных процессов. Подробнее об этом процессе сказано в разделе «Процесс init».
Состояние процесса.
Каждый процесс может находиться в одном из возможных состояний: инициализация, исполнение, приостановка, ожидание ввода-вывода, завершение и т.п. (см. Рисунок 1.25, «Состояния процесса в UNIX»).
Рис.1.25. Состояния процесса в UNIX
Большинство этих состояний совпадает с классическим набором состояний процессов в многозадачных операционных системах. Для операционной системы UNIX характерно особое состояние процесса – зомби. Это состояние имеет завершившийся процесс, родительский процесс которого еще не закончил работу, и служит для корректного завершения группы процессов, освобождения ресурсов и т.п..
Идентификаторы пользователя
Идентификатор пользователя и группы, от имени которых исполняется процесс. Подробнее о безопасности будет сказано в главе Глава 3, Безопасность операционной системы UNIX.
Приоритет процесса
Число, используемое при планировании (см. «Планирование процессов») исполнения процесса в операционной системе. Традиционное решение операционной системы UNIX состоит в использовании динамически изменяющихся приоритетов. Каждый процесс при своем образовании получает некоторый устанавливаемый системой статический приоритет, который в дальнейшем может быть изменен с помощью системного вызова nice. Этот статический приоритет является основой начального значения динамического приоритета процесса, являющегося реальным критерием планирования. Все процессы с динамическим приоритетом не ниже порогового участвуют в конкуренции за процессор.
Таблица дескрипторов открытых файлов.
Список структур ядра, описывающий все файлы, открытые этим процессом для ввода-вывода.
Другая информация, связанная с процессом.
Динамическая часть контекста процесса – это один или несколько стеков, которые используются процессом при его выполнении в режиме ядра. Число ядерных стеков процесса соответствует числу уровней прерывания, поддерживаемых конкретной аппаратурой.
