Операционная система UNIX

Соответственно и образ процесса состоит из двух частей: данных режима ядра и режима задачи. Образ процесса в режиме задачи состоит из сегмента кода, данных, стека, библиотек и других структур данных, к которым он может получить непосредственный доступ. Образ процесса в режиме ядра состоит из структур данных, недоступных процессу в режиме задачи, которые используются ядром для управления процессом. Сюда относятся данные, диктуемые аппаратным уровнем, например состояния регистров, таблицы для отображения памяти и т.д., а также структуры данных, необходимые ядру для обслуживания процесса. Вообще говоря, в режиме ядра процесс имеет доступ к любой области памяти.
  
Структуры данных процесса
 
Каждый процесс представлен в системе двумя основными структурами данных — proc и user, описанными, соответственно, в файлах <sys/proc.h> и <sys/user.h>. Содержимое и формат этих структур различны для разных версий UNIX. В табл. 3.1 приведены некоторые поля структуры 
proc
 в SCO UNIX, позволяющие проиллюстрировать информацию, необходимую ядру, для управления процессом.
Таблица 3.1. Структура proc
 
 
char
 
p_stat
 
Состояние процесса (выполнение, приостановлен, сон и т.д.)
 
 
 
char
 
p_pri
 
Текущий приоритет процесса
 
 
 
unsigned int
 
p_flag
 
Флаги, определяющие дополнительную информацию о состоянии процесса
 
 
 
unsigned short
 
p_uid
 
UID процесса
 
 
 
unsigned short
 
p_suid
 
EUID процесса
 
 
 
int
 
p_sid
 
Идентификатор сеанса
 
 
 
short
 
p_pgrp
 
Идентификатор группы процессов (равен идентификатору лидера группы)
 
 
 
short
 
p_pid
 
Идентификатор процесса (PID)
 
 
 
short
 
p_ppid
 
Идентификатор родительского процесса (PPID)
 
 
 
sigset_t
 
p_sig
 
Сигналы, ожидающие доставки
 
 
 
unsigned int
 
p_size
 
Размер адресного пространства процесса в страницах
 
 
 
time_t
 
p_utime
 
Время выполнения в режиме задачи
 
 
 
time_t
 
p_stime
 
Время выполнения в режиме ядра
 
 
 
caddr_t
 
p_ldt
 
Указатель на LDT процесса
 
 
 
struct pregion
 
*p_region
 
Список областей памяти процесса
 
 
 
short
 
p_xstat
 
Код возврата, передаваемый родительскому процессу
 
 
 
unsigned int
 
p_utbl[]
 
Массив записей таблицы страниц для u-area
 
 
В любой момент времени данные структур 
proc
 для всех процессов должны присутствовать в памяти, хотя остальные структуры данных, включая образ процесса, могут быть перемещены во вторичную память, — область свопинга. Это позволяет ядру иметь под рукой минимальную информацию, необходимую для определения местонахождения остальных данных, относящихся к процессу, даже если они отсутствуют в памяти.
  
Структура 
proc
 является записью системной таблицы процессов, которая, как мы только что заметили, всегда находится в оперативной памяти. Запись этой таблицы для выполняющегося в настоящий момент времени процесса адресуется системной переменной 
curproc
. Каждый раз при переключении контекста, когда ресурсы процессора передаются другому процессу, соответственно изменяется значение переменной 
curproc
, которая теперь указывает на структуру 
proc
 активного процесса.
Вторая упомянутая структура — 
user
, также называемая u-area или u-block, содержит дополнительные данные о процессе, которые требуются ядру только во время выполнения процесса (т.е. когда процессор выполняет инструкции процесса в режиме ядра или задачи). В отличие от структуры 
proc
, адресованной указателем 
curproc
, данные 
user
 размещаются (точнее, отображаются) в определенном месте виртуальной памяти ядра и адресуются переменной 
u
. На рис. 3.2 показаны две основные структуры данных процесса и способы их адресации ядром UNIX.
Рис. 3.2. Основные структуры данных процесса
В u-area хранятся данные, которые используются многими подсистемами ядра и не только для управления процессом. В частности, там содержится информация об открытых файловых дескрипторах, диспозиция сигналов, статистика выполнения процесса, а также сохраненные значения регистров, когда выполнение процесса приостановлено. Очевидно, что процесс не должен иметь возможности модифицировать эти данные произвольным образом, поэтому u-area защищена от доступа в режиме задачи.