Абсолютная загрузка

Создание процессов в UNIX

В системах семейства Unix новые процессы создаются системным вызовом fork. Этот вызов создает два процесса, образы которых в первый момент пол­ностью идентичны, у них различается только значение, возвращенное вызовом fork. Типичная программа, использующая этот вызов, выглядит так, как пред­ставлено в примере 3.1.

При этом каждый из процессов имеет свою копию всех локальных и статиче­ских переменных. На процессорах со страничным диспетчером памяти физиче­ского копирования не происходит. Изначально оба процесса используют одни и те же страницы памяти, а дублируются только те из них, которые были измене­ны. На системах, не имеющих страничного или сегментного диспетчера памяти, fork требует копирования адресных пространств, что приводит к большим на­кладным расходам, да и просто не всегда возможно.

Если мы хотим запустить другую программу, то мы должны исполнить систем­ный вызов из семейства exec. Вызовы этого семейства различаются только способом передачи параметров. Все они прекращают исполнение текущего об­раза процесса и создают новый процесс с новым виртуальным адресным про­странством, но с тем же идентификатором процесса. При этом у нового про­цесса будет тот же приоритет, будут открыты те же файлы (это часто используется), и он унаследует ряд других важных характеристик.

Несколько неожиданное, но тем не менее верное описание действия exec — это замена образа процесса в рамках того же самого процесса.

Программа запускает командный интерпретатор /bin/sh, извест­ный как Bourne shell, приказывает ему исполнить команду Is -1 и перенаправ­ляет стандартный вывод этой команды в файл ls.log.

Техника программирования, основанная на fork/exec, несколько отличается от принятой во многих других современных системах, в том числе Win32, где при создании нового процесса мы сразу же указываем программу, которую он будет исполнять.

Но вернемся к способам загрузки программ.

Первый, самый простой, вариант состоит в том, что мы всегда будем загру­жать программу с одного и того же адреса. Это возможно в следующих случаях.

Система может предоставить каждому процессу свое адресное простран­ство. Это возможно только на процессорах, осуществляющих трансляцию виртуального адреса в физический.

Система может исполнять в каждый момент только один процесс. Так ведет себя СР/М, так же устроено большинство загрузочных мониторов для самодельных компьютеров. Похожим образом устроена система RT-H, но о пей чуть ниже.

Загрузочный файл, используемый при таком способе загрузки, называется абсолютным загрузочным модулем.

Начальное содержимое образа процесса формируется путем простого копи­рования модуля в память. В системе RT-11 такие файлы имеют расширение sav от saved — сохраненный.

В системе UNIX на 32-разрядных машинах также используется абсолютная за­грузка. Загружаемый файл формата a.out (современные версии Unix использу­ют более сложный формат загружаемого модуля и более сложную схему за­грузки. Она содержит:

- "магическое число" — признак того, что это именно загружаемый модуль,
а не что-то другое;

- число text_size — длину области кода программы (text);

- data_siz,e — длину области инициализированных данных программы (data);

- BSS_SIZE —длину области неинициализированных данных программы (BSS);

- стартовый адрес программы.

За заголовком следует содержимое областей TEXT и DATA. Затем может сле­довать отладочная информация. Она нужна символьным отладчикам, но самой программой не используется.

При загрузке система выделяет процессу TEXT_SIZE байтов виртуальной па­мяти, доступной для чтения/исполнения, и копирует туда содержимое сегмента text. Затем отсчитывается DATA_SIZE байтов памяти, доступной для чтения/ записи, и туда копируется содержимое сегмента data.

Очистка выделяемой памяти нужна не столько для удобства программиста, сколько по соображениям безопасности: перед вновь загружаемым процессом эту память могли занимать (а при сколько-нибудь длительной работе системы почти наверняка занимали) другие процессы, которые могли использовать эту память для хранения важных и секретных данных, например паролей или клю­чей шифрования.

После этого выделяется пространство под стек, в стек помещаются позицион­ные аргументы и среда исполнения (environment), и управление передается на стартовый адрес. Процесс начинает исполняться.

Дата добавления: 2014-11-25