Unix/Linux系统编程第三章学习笔记

作者：20191322wyl

• Unix/Linux系统编程第三章学习笔记
  • 知识点归纳
    • 多任务处理
    • 进程
    • 多任务处理系统（MT）
    • 进程同步
      • 睡眠模式
      • 唤醒操作
    • 进程终止
    • Unix/Linux中的进程
    • 进程管理的系统调用
    • I/O重定向
    • Linux系统中的管道编程
  • 问题与解答
    • 实践

知识点归纳

多任务处理

• 在单处理器系统中，一次只能执行一个任务。多任务处理是通过在不同任务之间多路复用CPU的执行时间来实现的。它是所有操作系统的基础。
• 逻辑并行性称为“并发”；

进程

• 进程是对映像的执行。

多任务处理系统（MT）

组成部分：

• type.h文件：定义了系统常数和表示进程的简单PROC结构体
• ts.s文件：在32位GCC汇编代码中可实现进程上下文切换
• queue.c文件：可实现队列和链表操作函数
• t.c文件：t.c文件定义MT系统数据结构、系统初始化代码和进程管理函数

进程同步

睡眠模式

当某进程需要某些当前没有的东西时，例如申请独占一个存储区域、等待用户通过标准输入来输入字符等，它就会在某个事件值上进人休眠状态，该事件值表示休眠的原因。

唤醒操作

多个进程可能会进人休眠状态等待同一个事件，这是很自然的，因为这些进程可能都需要同一个资源，例如一台当前正处于繁忙状态的打印机。在这种情况下，所有这些进程都将休眠等待同一个事件值。当某个等待时间发生时，另一个执行实体（可能是某个进程或中断处理程序）将会调用kwakeup（even），唤醒正处于休眠状态等待该事件值的所有程序。如果没有任何程序休眠等待该程序，kwakeupO就不工作，即不执行任何操作。注意，被唤醒的进程可能不会立即运行。它只是被放入readyQueue中，排队等待运行。当被唤醒的进程运行时，如果它在休眠之前正在试图获取资源，那么它必须尝试重新获取资源。这是因为该资源在它运行时可能不再可用。ksleepO和kwakeupO函数一般用于进程同步，但在特殊情况下也用于同步父进程和子进程。

进程终止

• 正常终止：进程调用exit(value)，发出_exit(value)系统调用来执行在操作系统内核
  中的kexit(value)，这就是我们本节要讨论的情况。
• 异常终止：进程因某个信号而异常终止。信号和信号处理将在后面第6章讨论。在这两种情况下，当进程终止时，最终都会在操作系统内核中调用kexi()。

Unix/Linux中的进程

• 中断：中断是外部设备发送给CPU的信号，请求CPU服务。当在Umodie下执行时，CPU中断是启用的，因此它将响应任何中断。在中断发生时，CPU将进入Kmode来处理中断，这将导致进程进人Kmode。
• 陷附：陷是错误条件，例如无效地址、非法指令、陈以0等、这些错误条件被CPU识别为异常，使得CPU进人Kmode来处理错误。在Unix/Linux中，内核陷阴处理程序将陷研原因转换为信号编号，并将信号传递给进程。对于大多数信号，进程的默认操作是终止。
• 系统调用：系统调用（简称syscall）是一种允许Umode进程进入Kmode以执行内核函数的机制。当某进程执行完内核函数后，它将期望结果和一个返回值返回到Umode，该值通常为0（表示成功）或-1（表示错误）。如果发生错误，外部全局变量errno（在erno.h中）会包含一个ERROR代码，用于标识错误。

进程管理的系统调用

• fork
• wait
• exec
• exit

I/O重定向

• 标准输入：如果用一个新打开的文件来替换文件描述符0，那么输入将来自该文件而不是原始输入设备。
• 标准输出：更改文件描述符1，指向打开的文件名，然后stdout的输出将会转到该文件而不是屏幕；同样也可以将stderr重定向到一个文件。

Linux系统中的管道编程

问题与解答

进程中断以后由哪个处理器继续控制？

对于普通中断，控制首先转移给中断处理器，它做一些基本的辅助工作，然后转到与已经发生的特定类型的中断相关的操作系统例程。

实践

运行代码C3.7观察管道操作

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