OS

《操作系统导论》阅读笔记

第1-4 章

进程

操作系统为正在运行的程序提供的抽象，就是所谓的进程（process）。

有一些非常特殊的寄存器构成了该机器状态的一部分。例如，程序计数器（Program Counter，PC）（有时称为指令指针，Instruction Pointer 或IP）告诉我们程序当前正在执行哪个指令；类似地，栈指针（stack pointer）和相关的帧指针（frame pointer）用于管理函数参数栈、局部变量和返回地址。

进程状态

• 􀀠运行（running）：在运行状态下，进程正在处理器上运行。这意味着它正在执行指令。

• 就绪（ready）：在就绪状态下，进程已准备好运行，但由于某种原因，操作系统选择不在此时运行。

• 阻塞（blocked）：在阻塞状态下，一个进程执行了某种操作，直到发生其他事件时才会准备运行。一个常见的例子是，当进程向磁盘发起I/O 请求时，它会被阻塞，因此其他进程可以使用处理器。

PCB

xv6 的proc 结构

// the registers xv6 will save and restore
// to stop and subsequently restart a process
struct context {
    int eip;
    int esp;
    int ebx;
    int ecx;
    int edx;
    int esi;
    int edi;
    int ebp;
};
// the different states a process can be in
enum proc_state { UNUSED, EMBRYO, SLEEPING,
RUNNABLE, RUNNING, ZOMBIE };
// the information xv6 tracks about each process
// including its register context and state
struct proc {
    char *mem; // Start of process memory
    uint sz; // Size of process memory
    char *kstack; // Bottom of kernel stack
    // for this process
    enum proc_state state; // Process state
    int pid; // Process ID
    struct proc *parent; // Parent process
    void *chan; // If non-zero, sleeping on chan
    int killed; // If non-zero, have been killed
    struct file *ofile[NOFILE]; // Open files
    struct inode *cwd; // Current directory
    struct context context; // Switch here to run process
    struct trapframe *tf; // Trap frame for the
    // current interrupt
};

任何能够同时运行多个程序的操作系统当然都会有类似这种结构的东西，以便跟踪系统中正在运行的所有程序。有时候人们会将存储关于进程的信息的个体结构称为进程控制块（Process Control Block，PCB），这是谈论包含每个进程信息的C 结构的一种方式。

第5章 进程API

系统调用

fork()

新创建的进程几乎与调用进程完全一样，对操作系统来说，这时看起来有两个完全一样的 程序在运行，并都从fork()系统调用中返回。新创建的进程称为子进程（child），原来的进程称为父进程（parent）。子进程不会从main()函数开始执行，而是直接从fork()系统调用返回，就好像是它自己调用了fork()。

子进程并不是完全拷贝了父进程。具体来说，虽然它拥有自己的地址空间（即拥有自己的私有内存）、寄存器、程序计数器等，但是它从fork()返回的值是不同的。父进程获得的返回值是新创建子进程的PID，而子进程获得的返回值是0。

wait()

等待子进程结束后在运行当前进程

pid_t waitpid(pid_t pid, int* statusp, int options)

详解

pid_t就是int

exec()

exec()会从可执行程序中加载代码和静态数据，并用它覆写自己的代码段（以及静态数据），堆、栈及其他内存空间也会被重新初始化。

不创建新进程直接替换当前进程

exec系列函数

详解

pipe()

详解