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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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

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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