计算机操作系统 --- 进程和进程的上下文切换

Posted 2021-03-16 benjious

问题

• 一个进程长什么样子的
• 操作系统缺页中断后是如何将磁盘的数据加载到内存中的，过程是怎么样的

程序和进程

     程序是静态的概念，而process进程更像是运行任务，最后面一个例子可以好好理解，一个程序可以被多个进程加载。

进程的概念

进程与上下文切换

    可以看到两个进程（shell 和 hello 程序）发生切换的时候会从内核态到用户态。

    上面这张图非常重要，好好理解！     上面就是我们所说的上下文分两部分，和系统相关的进程信息为系统上下文，而和用户相关的则是用户级上下文， 例如我们的java 进程来说，java 对于操作系统来说是一个进程，一个进程有标识信息吧，进程的标识信息属于系统上下文，而我们写的代码则分配在用户程序块，我们使用代码生成的“对象”等分配在用户堆栈和用户数据块中。

    还是以java进程为例，假若操作系统中存在一个 java 进程，那么它的进程空间就可以这样表示。

用户态和内核态

    我们现在知道操作系统要不就处于两种状态，要不就执行用户代码，要不就执行内核代码。

处理器为了区分这两种模式，就有一个标识位用于区分两种状态。

进程的加载和运行

    上图是加载程序的步骤，其中step3，注意创建的进程是只能读不行写，通过只读来实现写时拷贝（相当于数据库数据从文件加载到内存，然后修改产生脏页，然后脏页再回刷数据回文件的原理，但是次处不是回刷到文件）写的时候发生了保护错了，这时候才真正执行替换的工作，将新进程的东西替换到旧进程的东西，step4 不会从磁盘拷贝代码和数据等内容，而是修改shell（旧进程）页表等东西，使得页表指向的是hello（新进程）页框，这时候就会产生缺页，缺页后就会加载数据到内存中，直到main函数。

execve函数执行

execve函数的执行可以任务是进程前的准备工作，execve的执行到main方法执行之前是需要重要把握的一部分的，会在操作系统后面的课程学习。

任务的栈结构

我们看右边的图，main函数的第二个参数是个数组放的是进程名，例如上面例子中的“Hello”

总结

• fork 命令用于生成一个子进程 ，execute 则是指向进程前的准备，执行完后真正业务进程相关代码的是从 main函数入口。

参考资料

• 袁春风老师的课程