OSTEP PartI Virtualization

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Don’t let yesterday take up too much of today.

Virtualization

  • GCC编译创建线程的代码时需要加-pthread参数
  • Batch processing: 开始一些作业(jobs)并且然后由接线员来按批运行
  • 程序是如何转变为进程的。
  • 在Loading的过程中可以用到lazy，程序在执行时需要这一部分数据才load到内存中，从而加快加载的速度。加载到内存中之后，运行main() routine操作系统将CPU的控制权传给新创建的进程，随后程序开始执行。
  • 进程的状态转换
  • Process List，记录进程的相关信息(PCB, Process Control Block)。Process List的每个条目为PCB，下面是xv6的Process Structure：
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    // 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
    };
  • 上下文切换，如进程A将切换到进程B时，先将PC和微体系结构寄存器(e.g. PSR)保存到当前的内核栈，再将当前通用寄存器(i.e. physical registers)的信息save到进程数据结构中的context上下文结构体中。随后将进程B的数据结构中的上下文结构信息restore到当前通用寄存器中，最后从进程B的内核栈中restore相关PC和微体系结构寄存器
  • 处于zombile state的进程(它的父进程未执行wait()来获取子进程的信息从而指示OS来将它从相关的数据结构中删除)被init进程接管
  • fork()创建子进程后，实际上就是不同的文件描述符指向同一个Open File Table中的条目；调用fork之后父进程返回子进程的PID(Process Identifier)，而子进程返回0
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    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/wait.h>

    int main(int argc, char *argv[]) {
        printf("hello world (pid:%d)\n", (int) getpid());
        int rc = fork();
        if (rc < 0) { // fork failed; exit
            fprintf(stderr, "fork failed\n");
            exit(1);
        } else if (rc == 0) { // child (new process)
            printf("hello, I am child (pid:%d)\n", (int) getpid());
        } else { // parent goes down this path (main)
            int rc_wait = wait(NULL);
            printf("hello, I am parent of %d (rc_wait:%d) (pid:%d)\n",
                    rc, rc_wait, (int) getpid());
        }
        return 0;
    }
    - `exec()`

未完待续。。。。