计算机系统课程 笔记总结 CSAPP第八章 异常控制流（8.2-8.4）

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目录

8.2 进程

8.2.5 上下文切换

8.3 系统调用错误处理

8.4 进程控制

8.4.1 获取进程ID

8.4.2 创建和终止进程

8.4.3 回收子进程

8.4.4 让程序休眠

8.4.5 加载并运行程序

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8.2 进程

	进程 定义: 一个执行中程序的实例 计算机科学最深刻的概念之一 不同于“程序”或“处理器” 进程提供给应用程序两个关键抽象 逻辑控制流 (Logical control flow) 每个程序似乎独占地使用CPU 通过OS内核的上下文切换机制提供 私有地址空间 (Private address space) 每个程序似乎独占地使用内存系统 OS内核的虚拟内存机制提供

• 并发进程的控制流物理上是不相交的
• 然而，我们可以认为并发进程是并行运行的

8.2.5 上下文切换

• 进程由常驻内存的操作系统代码块(称为内核)管理
  • 内核不是一个单独的进程，而是作为现有进程的一部分运行
• 控制流通过上下文切换从一个进程传递到另一个进程

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8.3 系统调用错误处理

 

---

8.4 进程控制

8.4.1 获取进程ID

获取进程ID

• pid_t getpid(void)
  • 返回当前进程的PID
• pid_t getppid(void)
  • 返回父进程的PID

8.4.2 创建和终止进程

从程序员的角度，我们可以认为进程总是处于下面三种状态之一

• 运行Running        
  • 进程要么在CPU上执行，要么在等待被执行且最终会被操作系统内核调度
• 停止/暂停/挂起/Stopped/Paused/Hanged
  • 进程的执行被挂起且不会被调度，直到收到新的信号
• 终止Terminated
  • 进程永远地停止了，但仍占资源！

 

 

• 终止进程
  • 进程会因为三种原因终止:
    • 收到一个信号，该信号的默认行为是终止进程
    • 从主程序返回
    • 调用exit函数
      • void exit(int status)
        • 以status退出状态来终止进程
        • 常规的：正常返回状态为0，错误为非零
        • 另一种设置退出状态的方法是从主程序中返回一个整数值
      • exit 函数不返回到下一行
• 创建进程
  • 父进程通过调用fork函数创建一个新的运行的子进程
  • int fork(void)
    • 子进程返回0，父进程返回子进程的PID
    • 新创建的子进程几乎但不完全与父进程相同:
      • 子进程得到与父进程虚拟地址空间相同的(但是独立的)一份副本（代码、数据段、堆、共享库以及用户栈）
      • 子进程获得与父进程任何打开文件描述符相同的副本
      • 子进程有不同于父进程的PID
  • fork函数：被调用一次，却返回两次
    • 返回到父进程为子进程地址（不为0）
    • 返回到子进程为0

8.4.3 回收子进程

• 想法-为什么回收？--与fork创建相反！
  • 当进程终止时，它仍然消耗系统资源
  • 称为 “僵尸zombie”进程
  • 占用内存资源、打开的IO资源等
• 回收 (Reaping)
  • 父进程执行回收( using wait or waitpid )
  • 父进程收到子进程的退出状态
  • 内核删掉僵死子进程、从系统中删除掉它的所有痕迹
• 父进程不回收子进程的后果：
  • 如果父进程没有回收它的僵死子进程就终止了，内核安排 init-养父进程去回收它们
    • init进程PID为1，系统启动时创建，不会终止，是所有进程的祖先
  • 长时间运行的进程应当主动回收它们的僵死子进程
    • e.g., shells and servers
• 父进程通过wait/waitpid函数回收子进程
  • wait(&status)同waitpid(-1,&status,0)
• int wait(int *child_status)
  • 挂起当前进程的执行直到它的一个子进程终止/停止
  • 返回已终止/停止子进程（可能很多-是个集合）的 pid
  • 等价于waitpid（-1，&status，0）
• pid_t waitpid(pid_t pid,int &statusp,int options)
  • pid>0 等待集合就是一个单独的子进程，进程ID=pid
  • pid=-1 等待集合是由父进程所有的子进程组成
  • pid=-n  等待集合是由进程组pid所有的子进程组成
  • Options:0 等待子进程终止

8.4.4 让程序休眠

• unsigned int sleep(unsinged int secs)
  • 时间到则返回0
  • 若被信号中断，则会返回剩余要休眠的时间
• unsigned int alarm(unsinged int secs)
  • 报警
• int pause（）
  • 当前进程休眠，直到收到一个信号
• 休眠不能回收进程

8.4.5 加载并运行程序

• int execve(char *filename, char *argv[], char *envp[])
• 在当前进程中载入并运行程序:  loader加载器函数
  • filename:可执行文件
    • 目标文件或脚本(用#!指明解释器,如 #!/bin/bash)
  • argv:参数列表,惯例：argv[0]==filename
  • envp：环境变量列表
    • "name=value" strings (e.g., USER=droh)
    • getenv, setenv, unsetenv, printenv
• Loader删除子进程现有的虚拟内存段，创建一组新的段（栈与堆初始化为0），并将虚拟地址空间中的页映射到可执行文件的页大小的片chunk，新的代码与数据段被初始化为可执行文件的内容，然后跳到_start………… 除了一些头部信息实际没读文件，直到缺页中断
• 覆盖当前进程的代码、数据、栈
  • 保留：有相同的PID，继承已打开的文件描述符和信号上下文
• Called once and never returns(调用一次并从不返回)
  • …除非有错误，例如：指定的文件不存在

 

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