Linux: Полное руководство

Аллен Питер В.

Разделяемость библиотек между процессами обеспечивается тем, что их код и статические данные отображаются на один и тот же участок физической оперативной памяти.

3.2. Жизнь процесса

Таблица процессов

С точки зрения ядра процесс представляет собой запись в таблице процессов. Эта запись содержит данные, существующие в течение всего времени жизни процесса, и сведения о его состоянии. Размер таблицы процессов позволяет запускать несколько сотен процессов одновременно. Другая важная информация о процессе — например, таблица всех открытых процессом

файлов — хранится в его адресном пространстве. Запись в таблице процессов и пространство процесса вместе составляют контекст, или окружение, процесса. В него входят:

♦ PID — идентификатор процесса. Он принудительно назначается планировщиком при запуске процесса.

♦ PPID — идентификатор родительского процесса (о порождении процессов — дальше в этом же параграфе).

♦ TTY — имя управляющего терминала (терминал, с которого запущен процесс).

♦ WD — текущий каталог процесса, от которого отсчитываются относительные пути.

♦ RID, RGID — реальные ID и групповой ID пользователя, запустившего процесс.

♦ EUID, EGID — эффективные ID и GID: см. п.2.1.4.8.

♦ NICE — показатель уступчивости. Процессы выполняются в режиме разделения времени, то есть время центрального процессора делится между готовыми к выполнению процессами с учетом их приоритета. Чем выше показатель уступчивости, тем ниже приоритет.

♦ Переменные окружения.

Системные вызовы fork и exec или как размножаются процессы

Каждый процесс порождается другим процессом, использующим для этого системный вызов fork. Таким образом, структура процессов, подобно файловой системе, древовидна. Корнем этого дерева служит init — процесс инициализации системы. Он запускается ядром первым, получает идентификатор 1 и порождает еще несколько процессов (сколько и каких, можно узнать из его конфигурационного файла

/etc/inittab

), которые, в свою очередь, при участии пользователя порождают другие процессы.

В результате системного вызова fork родительский процесс полностью копирует свое окружение, включая адресное пространство, в дочерний, так что в момент рождения дочерний процесс отличается только своим ID. Потом дочерний процесс с помощью вызова exec загружает в свое адресное пространство какой-нибудь исполняемый файл и начинает исполнять содержащуюся в нем программу.

Может случиться и так, что процесс выполняет вызов exec без fork: тогда не возникает нового процесса, но в старом начинает выполняться другая программа. Например, программа login выполняется с привилегиями суперпользователя, поскольку ей нужен доступ к файлу паролей. Проверив пароль, она устанавливает себе права зарегистрировавшегося пользователя и выполняет вызов exec, замещая свой код кодом командной оболочки. После этого из командной оболочки изменить свои привилегии обратно на root нельзя, потому что кода программы login в текущем процессе уже нет.

Рис. 3.3.

Как размножаются процессы

Каждый процесс, завершившись, возвращает родительскому процессу какое-то значение, называемое кодом завершения или кодом возврата. По соглашению разработчиков, нулевой код возврата означает успешное завершение, а ненулевые — разнообразные ошибки. Процесс-родитель может приостановить свое выполнение до завершения потомка и выполнить разные действия в зависимости от возвращенного дочерним процессом значения, а может и не делать этого.

Снимок протекающих в системе процессов — команда ps

Моментальный снимок протекающих в системе процессов можно посмотреть с помощью команды ps (process status). Без аргументов она покажет список процессов, связанных с текущей консолью (или виртуальным терминалом). Список возможных ключей команды можно, как обычно, получить по команде

ps --help

. Вот некоторые полезные из них:

♦ – p <список_PID>: только процессы с указанными ID;

♦ – u <список_USERID>: только запущенные указанными пользователями;

♦ – е: все процессы в системе;

♦ – f: полная форма вывода;

♦ – Н: вывод иерархии процессов в форме дерева.

Рис. 3.4. Фрагмент иерархии процессов

Динамика процессов — команда top

Представление о динамике процессов дает команда top. Она выводит список процессов, отсортированный по количеству запятой памяти или использованного процессорного времени, и обновляет его через указанные промежутки времени (по умолчанию через каждые 3 секунды).

Категории процессов

Процессы делятся на три категории:

♦ Системные. Они порождаются ядром особым образом в процессе загрузки и выполняют системные функции (например, планирование процессов или смену страниц виртуальной памяти). Выполняемая ими программа берется не из исполняемого файла, а является частью ядра.

♦ Пользовательские. Как правило, они порождаются во время сеанса работы пользователя и связаны с терминалом. Если пользовательский процесс работает в интерактивном режиме, то он захватывает терминал в монопольное владение и, пока он не завершится, пользователь не имеет доступа к командной строке на этом терминале. Пользовательские процессы могут работать также в фоновом режиме, освободив командную строку.

♦ Демоны. Запускаются после инициализации ядра. Выполняются в фоновом режиме, не связаны ни с одним пользователем, обеспечивают работу различных служб (например, управление сетью). Главным демоном считается init — процесс инициализации системы.

Примечание

Название «демон» (daemon) не имеет ничего общего с потусторонними существами: это просто сокращение от Disk And Execution MONitor.