Андрей Робачевский - Операционная система UNIX

Легче перечислить немногочисленные различия между этими процессами, а именно:

□ дочернему процессу присваивается уникальный идентификатор PID.

□ идентификаторы родительского процесса PPID у этих процессов различны,

□ дочерний процесс свободен от сигналов, ожидающих доставки,

□ значение, возвращаемое системным вызовом fork(2) различно для родителя и потомка.

Последнее замечание требует объяснения. Как уже говорилось, возврат из функции fork(2) происходит как в родительский, так и в дочерний процесс. При этом возвращаемое родителю значение равно PID дочернего процесса, а дочерний, в свою очередь, получает значение, равное 0. Если fork(2) возвращает -1, то это свидетельствует об ошибке (естественно, в этом случае возврат происходит только в процесс, выполнивший системный вызов).

В возвращаемом fork(2) значении заложен большой смысл, поскольку оно позволяет определить, кто является родителем, а кто — потомком, и соответственно разделить функциональность. Поясним это на примере:

main() {

int pid;

pid = fork();

if (pid == -1) {

perror("fork");

exit(1);

}

if (pid == 0) {

/* Эта часть кода выполняется дочерним процессом */

printf("Потомок\n");

} else {

/* Эта часть кода выполняется родительским процессом */

printf("Родитель\n");

}

}

Таким образом, порождение нового процесса уже не кажется абсолютно бессмысленным, поскольку родитель и потомок могут параллельно выполнять различные функции. В данном случае, это вывод на терминал различных сообщений, однако можно представить себе и более сложные приложения. В частности, большинство серверов, одновременно обслуживающих несколько запросов, организованы именно таким образом: при поступлении запроса порождается процесс, который и выполняет необходимую обработку. Родительский процесс является своего рода супервизором, принимающим запросы и распределяющим их выполнение. Очевидным недостатком такого подхода является то, что вся функциональность по-прежнему заложена в одном исполняемом файле и, таким образом, ограничена.

UNIX предлагает системный вызов, предназначенный исключительно для запуска программ, т.е. загрузки другого исполняемого файла. Это системный вызов exec(2 ), представленный на программном уровне несколькими модификациями:

#include

int execl(const char *path, const char *arg0, ... ,

const char *argn, char * /* NULL */);

int execv(const char* path, char* const argv[]);

int execle(const char *path, char *const arg0[], ... ,

const char *argn, char* /* NULL */, char *const envp[]);

int execve(const char* path, char const argv[],

char *const envp[]);

int execlp(const char *file, const char *arg0, ... ,

const char* argn, char * /* NULL */);

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

Все эти функции по существу являются надстройками системного вызова execve(2) , который в качестве аргументов получает имя запускаемой программы (исполняемого файла), набор аргументов и список переменных окружения. После выполнения execve(2) не создается новый процесс, а образ существующего полностью заменяется на образ, полученный из указанного исполняемого файла. На рис. 2.12 показано, как связаны между собой приведенные выше функции.

Рис. 2.12. Семейство функций exec(2)

В отличие от вызова fork(2) , новая программа наследует меньше атрибутов. В частности, наследуются:

□ идентификаторы процесса PID и PPID,

□ идентификаторы пользователя и группы,

□ эффективные идентификаторы пользователя и группы (в случае, если для исполняемого файла не установлен флаг SUID или SGID),

□ ограничения, накладываемые на процесс,

□ текущий и корневой каталоги,

□ маска создания файлов,

□ управляющий терминал,

□ файловые дескрипторы, для которых не установлен флаг FD_CLOEXEC.

Наследование характеристик процесса играет существенную роль в работе операционной системы. Так наследование идентификаторов владельцев процесса гарантирует преемственность привилегий и, таким образом, неизменность привилегий пользователя при работе в UNIX. Наследование файловых дескрипторов позволяет установить направления ввода/вывода для нового процесса или новой программы. Именно так действует командный интерпретатор. Мы вернемся к вопросу о наследовании в главе 3.

В главе 1 уже говорилось о частом объединении вызовов fork(2) и exec(2) , получившем специальное название fork-and-exec. Таким образом загружается подавляющее большинство программ, которые выполняются в системе.