操作系统:进程控制(上)

本文详细探讨了Linux中进程的创建与终止,涉及fork()函数的工作原理、写时拷贝机制,以及进程终止的不同场景(正常和异常),重点介绍了退出码、错误码和异常终止时的信号处理。最后,分析了exit()函数的作用及其与操作系统层面的差别。

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目录

1.进程创建

1.1.fork()函数

 1.2.写时拷贝

2.进程终止

 2.1.进程的退出场景

2.1.1.退出码和错误码(正常终止&&任务失败)

2.1.2.异常终止 

2.2.进程退出函数exit()


1.进程创建

1.1.fork()函数

在linux中,fork函数时非常重要的函数,它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程,而原进程为父进程。

#include<unistd.h>

pid_t fork(void);

返回值:自进程中返回0,父进程返回子进程id,出错返回-1

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        // 子进程模块
    }
    else if(id > 0)
    {
        // 父进程模块
    }
    else{ // id < 0表示fork调用失败 }
}

当进程在调用fork,并且控制转移到内核中的fork代码后,内核将

  • 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
  • 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
  • 添加子进程到系统进程列表当中
  • fork返回,开始调度器调度 

fork函数为了通过创建子进程来实现不同模块的代码,也就是父子进程同时执行不同的代码段。

 1.2.写时拷贝

通常,父子代码共享,父子再不写入时,数据也是共享的,当任意一方试图写入,便以写时拷贝的方式各自一份副本。(本质上就是操作系统的一种策略)

父子进程在进行创建时,代码区本身就是只读的,我们知道数据段可能需要读写。当父进程形成子进程后,子进程为了写入,发生写时拷贝,重新申请空间,然后修改页表。这时候进程正在写入,那么操作系统如何知道需要写时拷贝呢?

实际上:操作系统在创建子进程时,父进程由原先的读写权限改为只读,同时子进程也是只读(只读时父子进程的数据段共享同一块物理地址)。当我们需要写时拷贝时,OS就对需要修改的数据的权限改为读写即可。 发生写入之后,操作系统就会发现权限冲突,于是修改权限,接着写入新的数据并开辟一块新的

#include #include using namespace std; typedef struct page { int num; int bl_num; int i; struct page *next; }p_list,*p_ptr; typedef struct memory { int data; struct memory *next; }m_list,*m_ptr; int wst[8][8]; int v,z,qy_f=0,qy_l=0,yh; void change_add(int bl_num,int me_s,int lo_ad) { int b,c; yh=lo_ad/me_s; b=lo_ad%me_s; c=bl_num*me_s+b; cout<<"页号和偏移量:"<<yh<<"---"<<b<<endl; cout<<"物理地址为:"<<hex<<c<next=NULL; s=k; l=new p_list; l->next=NULL; r=l; for(m=0;mnum=m; p->bl_num=-1; p->i=0; r->next=p; r=p; } r->next=NULL; for(m=0;mdata=-1; s->next=q; s=q; } s->next=NULL; } void show_page(p_ptr l) { p_ptr r; r=l->next; cout<<"页号"<<" "<<"块号"<<" "<<"状态位"<<endl; while(r!=NULL) { cout<<" "<num<<" "<<setw(2)<bl_num<<" "<i<next; } } void show_memory(m_ptr k) { m_ptr s; s=k->next; cout<<"主存"<<endl; while(s!=NULL) { cout<data<next; } } void init_wst() { for(int i=0;i<8;i++) { for(int j=0;j<8;j++) { wst[i][j]=rand()%2; } } } void print_wst() { for(int i=0;i<8;i++) { for(int j=0;j<8;j++) { cout<<wst[i][j]<<" "; } cout<<endl; } } int rand_bl() { int bl_nu; for(int i=0;i<8;i++) { for(int j=0;jnext; while(s!=NULL) { if(s->data==-1) { i++; s=s->next; } else { return i; } } return i; } int mzf(m_ptr k,int page_num) { int i=0; m_ptr s; s=k->next; while(s!=NULL) { if(s->data==page_num) { return 1; } else { s=s->next; } } return 0; } int FIFO(p_ptr &l,m_ptr &k,int page_num,int bl_nu) { int m; p_ptr r; m_ptr s,t,u; u=new m_list; s=k->next; r=l->next; while(r!=NULL) { if(r->num==page_num&&r->i!=0) { break; } if(r->num==page_num&&r->i==0) { r->i=1; r->bl_num=bl_nu; qy_f++; } r=r->next; } if(pdk(k)!=0&&pdk(k)==z) { while(s!=NULL) { if(s->data==page_num) { show_page(l); show_memory(k); return 0; } s=s->next; } s=k->next; for(m=0;mnext; } s->data=page_num; z--; show_page(l); show_memory(k); return 0; } if(pdk(k)==0) { if(mzf(k,page_num)==1) { show_page(l); show_memory(k); return 0; } if(mzf(k,page_num)==0) { while(s->next!=NULL) { t=s; s=s->next; } t->next=NULL; r=l->next; while(r!=NULL) { if(r->num==s->data) { r->bl_num=-1; r->i=0; } r=r->next; } delete s; u->data=page_num; u->next=k->next; k->next=u; show_page(l); show_memory(k); } } } /*int LRU(p_ptr &l,m_ptr &k,int page_num,int bl_nu) { int m; p_ptr r; m_ptr s,t,u; u=new m_list; s=k->next; r=l->next; while(r!=NULL) { if(r->num==page_num&&r->i!=0) { break; } if(r->num==page_num&&r->i==0) { r->i=1; r->bl_num=bl_nu; qy_l++; } r=r->next; } if(pdk(k)!=0&&pdk(k)==z) { while(s!=NULL) { if(s->data==page_num) { show_page(l); show_memory(k); return 0; } s=s->next; } s=k->next; for(m=0;mnext; } s->data=page_num; z--; show_page(l); show_memory(k); return 0; } if(pdk(k)==0) { if(mzf(k,page_num)==1) { while(s->next!=NULL) { t=s; if(s->data==page_num) { } } show_page(l); show_memory(k); return 0; } if(mzf(k,page_num)==0) { while(s->next!=NULL) { t=s; s=s->next; } t->next=NULL; r=l->next; while(r!=NULL) { if(r->num==s->data) { r->bl_num=-1; r->i=0; } r=r->next; } delete s; u->data=page_num; u->next=k->next; k->next=u; show_page(l); show_memory(k); } } }*/ void main() { int lo_ad,bl_nu,bl_sz,ra_bl; p_ptr page; m_ptr memory; cout<<"请输入页表长度:"<>v; cout<<"请输入块数:"<>z; cout<<"请输入块的长度(b):"<>bl_sz; init_wst(); init_page(page,memory); show_page(page); show_memory(memory); while(lo_ad!=-1) { ra_bl=rand_bl(); cout<<"请输入逻辑地址:"<>hex>>lo_ad; change_add(ra_bl,bl_sz,lo_ad); if(yh>v-1) { cout<<"error"<<endl; continue; } cout<<dec; cout<<"FIFO:"<<endl; FIFO(page,memory,yh,ra_bl); cout<<"缺页数:"<<qy_f<<endl; } }
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