В.3. Как ядро рассматривает процесс

С точки зрения ядра процесс есть ни что иное, как запись в таблице процессов. Таблица процессов - одна из важнейших структур данных внутри системы совместно с таблицей распределения памяти и механизмом кэширования буфера. Особое место в таблице процессов занимает довольно об'емная структура task_structure, определенная в include/linux/sched.h. Внутри структуры task_struct содержится информация как высокого, так и низкого уровня - от некоторых регистров аппаратного обеспечения до inode работающей директории процесса.

Таблица процессов является одновременно массивом и двусвязным списком в виде дерева. Физическое описание представляет собой статический массив указателей, длина которого NR_TASKS, является константой, определенной в include/linux/tasks.h, так что размер структуры может быть переопределен лишь на определенной зарезервированной странице. Структура списка определена двумя указателями next_task и prev_task, а структура дерева общеизвестна и мы не будем на ней здесь останавливаться. Вы можете изменить величину NR_TASKS со 128, как установлено по умолчанию, однако вам придется перекомпилировать все исходные файлы измененные при этом. После загрузки ядро работает от имени какого-либо процесса, используя глобальную переменную current и указатель на структуру task_struct для запуска прцессов. current изменятся только планировщиком в kernel/sched.c.

Когда надо закрыть все процессы, используется макрос for_each_task. Это намного быстрее нежели послеовательное считывание массива, когда система загружена неполностью.

Процесс работает одновременно и в режиме ядра, и в режиме пользователя. Оновная часть процесса запускается в пользовательском режиме, системные вызовы запускаются в режиме ядра. Стеки, используемые работающими в разных режимах процессами, различны - определенный сегментный стек используется в пользовательском режиме, а режим ядра использует стек определенной величины.

Стековая страница ядра никогда не своппится, так как она должна быть доступна в любое время работы системы.

Системные вызовы внутри ядра существуют как функции на языке Си и их имена начинаются с префикса "sys_". Системный вызов burnout, к примеру, содержится в ядре в качествефункции Sys_burnout().

Механизм обработки системных вызовов описан в главе 3 этой книги. Просмотр for_each_task и SET_LINKS в include/linux/shed.h может помочь вам в понимании структуры списка и дерева в таблице процессов.

B.4. Создание и удаление процесса

Система unix создает процесс с помощью системного вызова fork(), удаление процесса может осуществляться с помощью exit() или с помощью передачи ядру сигнала. Описание этих функций в Linux расположено в kernel/fork.c и в kernel/exit.c.

Разветвление процессов устроено довольно просто, так как файл fork.c небольшой и хорошо читаемый. его главная задача - заполнение структуры данных нового процесса. Здесь представлены основные шаги процесса заполнения, исключая заполнение полей:

• Получение пустой страницы для помещения туда task_struct;
• Нахождение пустого слота для процесса (find_empty_process());
• Получение другой пустой страницы для kernel_stack_page;
• Копирование LDT родителя наследнику;
• Засылка копии информации из mmap родителю;

sys_fork() управляет дескрипторами и inode файлов.

В ядре версии 1.0 предлагается весьма несовершенная поддержка наследования и системный вызов fork() хорошо демонстрирует это.

Выход из программы осуществляется в системе изощренным методом, так как каждый родительский процесс получает информацию ото всех своих существующих наследников. Кроме того, процесс может завершиться при kill() (уничтожении) другого процесса (позаимствовано из UN*X). Файл exit.c содержит sys_kill(), различные версии sys_wait() и sys_exit().

Текст exit.c не описывается здесь - он неинтересен. Он оперирует большим количеством инструментов выхода из системы в рабочем состоянии.

Стандарт POSIX управляет сигналами.