Блок управления процессом

Блок управления процессом (на англ. PCB — Process control block) — это структура данных, используемая компьютерными операционными системами для хранения всей информации о процессе. Также известен как дескриптор процесса. Когда процесс создается (инициализируется или устанавливается), операционная система создает соответствующий блок управления процессом^[1]^[2]^[3]^[4]^[5].

Такая структура позволяет определить состояние процесса, такое как: новый, готовый, выполняющийся, ожидающий, завершенный и т. п.

РольПравить

Роль блока является центральной в управлении процессами: доступ к ним и/или их изменение осуществляется большинством утилит, особенно теми, которые занимаются планированием и управлением ресурсами.

СтруктураПравить

В многозадачных операционных системах блок управления процессом хранит данные, необходимые для правильного и эффективного управления процессами^[6]. Хотя особенности этих структур зависят от системы, общие элементы делятся на три основные категории:

Идентификация процесса;
Состояние процесса;
Контроль процесса.

Для каждого соответствующего сегмента существуют таблицы состояния, например, описывающие память, устройства ввода-вывода, файлы и процессы.

Таблицы памяти, например, содержат информацию о распределении основной и вторичной (виртуальной) памяти для каждого процесса, атрибутах авторизации для доступа к областям памяти, разделяемым между различными процессами, и т. д. Таблицы ввода-вывода могут содержать записи, указывающие на доступность устройства или его назначение процессу, статус операций ввода-вывода, расположение используемых для них буферов памяти и т. д.

Идентификационные данные процесса включают уникальный идентификатор процесса (почти всегда целое число) и в многопользовательской многозадачной системе, такие данные, как идентификатор родительского процесса, идентификатор пользователя, идентификатор группы^[en] пользователей и т. д. Идентификатор процесса особенно важен, поскольку он часто используется для перекрестных ссылок на таблицы, определенные выше, например показывающие, какой процесс использует определённые устройства ввода-вывода или области памяти.

Данные о состоянии процесса определяют статус процесса, когда он приостановлен, позволяя операционной системе перезапустить его позже. Это всегда включает в себя содержимое регистров ЦП общего назначения, слово состояния процесса^[en] ЦП, указатели стека и фрейма и т. д. Во время переключения контекста запущенный процесс останавливается и запускается другой процесс. Ядро должно остановить выполнение запущенного процесса, скопировать значения в аппаратных регистрах на свой блок управления и обновить аппаратные регистры значениями с блоком управления нового процесса.

Информация об управлении процессом используется операционной системой для управления самим процессом. Она включает в себя:

Состояние управления процессом в терминах «готово», «приостановлено» и т. д., А также другая информация о планировании, такая как значение приоритета, количество времени прошедшего с момента получения процессом контроля над процессором или с момента его приостановки. Кроме того, в случае приостановленного процесса необходимо записать идентификационные данные события для события, которого ожидает процесс;
Информация о взаимосвязях процесса — идентификаторы дочерних процессов^[en] или идентификаторы смежных процессов, связанных с текущим каким-либо функциональным способом, которые могут быть представлены в виде очереди, кольца или других структур данных;
Информация о межпроцессном взаимодействии — флаги, сигналы и сообщения, связанные с взаимодействием между независимыми процессами;
Привилегии процесса — разрешенный/запрещенный доступ к системным ресурсам;
Состояние процесса — новый, готовый, выполняющийся, ожидающий, мертвый;
Номер процесса (PID) — уникальный идентификационный номер для каждого процесса (также известный как идентификатор процесса);
Счётчик команд (PC) — указатель на адрес следующей инструкции, которая должна быть выполнена для этого процесса;
Регистры процессора — Набор регистров, в которых процесс должен быть сохранен для выполнения в запущенном состоянии;
Информация о планировании ЦП — информация о планировании процессорного времени;
Информация об управлении памятью — таблица страниц, ограничения памяти, таблица сегментов;
Учётная информация — объём ЦП используемого для выполнения процесса, ограничения по времени, идентификатор выполнения и т. д.;
Информация о состоянии ввода–вывода — список устройств ввода-вывода выделенных процессу.

РасположениеПравить

Блок управления процессом должен храниться в области памяти защищённой от обычного доступа процесса. В некоторых операционных системах блок размещается в начале ядра стека процесса^[7].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ Робачевский А. М., Немнюгин С. А., Стесик О. Л.. Глава 1. Работа в операционной системе UNIX // Операционная система UNIX (рус.). — 2-е изд. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010. — С. 46-53. — 656 с. — ISBN 978-5-94157-538-1.
↑ Рихтер Дж.. Глава 4. Процессы // Windows для профессионалов = Programming Applications for Microsoft Windows (рус.). — 4-е изд. — СПб.: Питер, 2008. — С. 48-83. — 720 с. — ISBN 5–272–00384—5.
↑ Таненбаум Э. С., Бос Х.. Глава 2. Процессы и потоки // Современные операционные системы = Modern Operating Systems (рус.). — 4-е изд. — СПб.: Питер, 2015. — С. 111-118. — 1120 с. — ISBN 978-5-4461-1155-8. Архивная копия от 4 марта 2022 на Wayback Machine
↑ Лав Р. Глава 3. Управление процессами // Ядро Linux Описание процесса разработки (рус.). — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2013. — С. 51-72. — 496 с. — ISBN 978-5-8459-1779-9.
↑ Лав Р. Глава 5. Управление процессами // Linux. Системное программирование = Linux. System Programming (рус.). — 2-е изд. — СПб.: Питер, 2014. — С. 171-209. — 448 с. — ISBN 78-5-496-00747-4.
↑ Silberschatz Abraham, Galvin P. B., Gagne Greg. Operating system concepts (англ.). — 9-е изд. — Hoboken, N.J.: Hoboken, N.J. : Wiley ; Chichester : John Wiley, 2013. — P. 107-108. — ISBN 9781118063330.
↑ Yong Zhang. Breaking through the Maximum Process Number // Linux Journal. — 2004. — 1 января. Архивировано 13 августа 2019 года.

СсылкиПравить

[1] Робачевский А. М., Немнюгин С. А., Стесик О. Л.. Глава 1. Работа в операционной системе UNIX // Операционная система UNIX (рус.). — 2-е изд. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010. — С. 46-53. — 656 с. — ISBN 978-5-94157-538-1.

[2] Рихтер Дж.. Глава 4. Процессы // Windows для профессионалов = Programming Applications for Microsoft Windows (рус.). — 4-е изд. — СПб.: Питер, 2008. — С. 48-83. — 720 с. — ISBN 5–272–00384—5.

[3] Таненбаум Э. С., Бос Х.. Глава 2. Процессы и потоки // Современные операционные системы = Modern Operating Systems (рус.). — 4-е изд. — СПб.: Питер, 2015. — С. 111-118. — 1120 с. — ISBN 978-5-4461-1155-8. Архивная копия от 4 марта 2022 на Wayback Machine

[4] Лав Р. Глава 3. Управление процессами // Ядро Linux Описание процесса разработки (рус.). — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2013. — С. 51-72. — 496 с. — ISBN 978-5-8459-1779-9.

[5] Лав Р. Глава 5. Управление процессами // Linux. Системное программирование = Linux. System Programming (рус.). — 2-е изд. — СПб.: Питер, 2014. — С. 171-209. — 448 с. — ISBN 78-5-496-00747-4.

[OSConcepts-6] Silberschatz Abraham, Galvin P. B., Gagne Greg. Operating system concepts (англ.). — 9-е изд. — Hoboken, N.J.: Hoboken, N.J. : Wiley ; Chichester : John Wiley, 2013. — P. 107-108. — ISBN 9781118063330.

[7] Yong Zhang. Breaking through the Maximum Process Number // Linux Journal. — 2004. — 1 января. Архивировано 13 августа 2019 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]