Linux プロセスの 3 つの部分とその機能

Linux オペレーティング システムは、マルチタスクを使用してプロセスを管理する、広く使用されているオープン ソース オペレーティング システムです。プロセスはオペレーティング システムの最も重要な概念の 1 つであり、プログラムの実行中、そのプログラムはオペレーティング システムによって 1 つ以上のプロセスとして割り当てられます。 Linux プロセスは、プロセス制御ブロック (PCB)、カーネル スタック、ユーザー スタックの 3 つの部分に分割できます。この記事では、これら 3 つの部分の機能を詳細に紹介し、実際のアプリケーションを説明するために対応するコード例を示します。

1. プロセス制御ブロック (PCB)

プロセス制御ブロックは、プロセス情報を管理するためにオペレーティング システムで使用されるデータ構造です。 Linux システムでは、各プロセスに対応するプロセス制御ブロックがあり、プロセスのステータス、識別子、優先度、その他の情報を保存するために使用されます。プロセスが作成されると、オペレーティング システムはプロセスの実行を追跡および管理するために新しいプロセス制御ブロックをそのプロセスに割り当てます。

次は、Linux システムで新しいプロセスを作成し、そのプロセス制御ブロック情報にアクセスする方法を示す簡単な C 言語プログラムです。 #include #include int main() { pid_t pid = fork(); if (pid == 0) { printf("子プロセス PID: %d "、getpid()); } それ以外 { printf("親プロセス PID: %d "、getpid()); } 0を返します。 }

このサンプル プログラムでは、fork() 関数を呼び出して新しい子プロセスを作成します。 fork()関数は新しいプロセスIDを返しますが、戻り値の大きさで親プロセスと子プロセスを区別でき、getpid()関数で現在のプロセスのPIDを取得できます。 

2. カーネル スタック

カーネル スタックは、カーネル状態の一時データとステータス情報を保存するために各プロセスによって使用されるデータ構造です。プロセスがカーネル モードで実行される場合、カーネル スタックは、関数呼び出しのパラメータ、ローカル変数、リターン アドレスなどの情報を保存するために使用されます。カーネル スタックは、プロセスの切り替え中またはシステム コール中に、プロセスがカーネル状態で実行されているときにデータの混乱が発生しないようにするために重要な役割を果たします。

以下は、カーネル スタックの使用法を示す簡単なアセンブリ コード スニペットです:

section .data メッセージ データベース 'Hello, World!'、0 セクション.テキスト グローバルスタート _始める： mov eax, 4; sys_write mov ebx, 1 ; ファイル記述子 stdout mov ecx, メッセージ; メッセージ アドレス mov edx, 13; メッセージ長 int 0x80; トリガー システム コール

このアセンブリ コードでは、カーネル モード システム コール sys_write を使用して文字列をコンソールに出力します。パラメータをレジスタに保存することにより、カーネル モードでのユーザー モード スタックの使用によって引き起こされるデータの競合を回避できます。 

3. ユーザー スタック

ユーザー スタックは、ユーザー モードでの関数呼び出しのパラメーター、ローカル変数、その他のデータを保存するために使用されるデータ構造です。各プロセスは実行時に独自のユーザー スタックを使用して、プログラム実行のコンテキストを維持します。プロセスがユーザー モードからカーネル モードに切り替わると、ユーザー スタック内のデータは、後で回復できるようにカーネル スタックに保存されます。

次は、ユーザー スタックの使用法を示す簡単な C 言語プログラムです。

#<stdio.h> を含める

void func(int n) {
    int 結果 = n * n;
    printf("結果: %d
"、 結果）;
}

int main() {
    int num = 5;
    関数(数値);
    0を返します。
}

このサンプル プログラムでは、入力パラメータの 2 乗を計算する単純な関数 func を定義し、その関数を main 関数内で呼び出します。関数呼び出し中に、パラメーター n とローカル変数の結果がユーザー スタックに保存され、関数呼び出しが正しく実行されることが保証されます。

まとめると、Linux オペレーティング システムのプロセスは、プロセス制御ブロック、カーネル スタック、ユーザー スタックの 3 つの部分に分けられ、それぞれに異なる役割と機能があります。これらの部分の原理と実際の応用を理解することは、プロセス管理のメカニズムをより深く理解し、より効率的で安定したプログラムを作成するのに役立ちます。

以上がLinux プロセスの 3 つの部分とその機能の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。