第十章UNIX系统内核结构10.1UNIX系统概述10.1.2UNIX系统的特征10.1.3UNIX系统的内核结构1.进程控制子系统2.文件子系统10.2进程的描述和控制1.进程表项(ProcessTableEntry)2.U区(UArea)3.系统区表(SystemRegionTable)4.本进程区表(PerProcessRegionTable)图10-3进程的数据结构10.2.2进程状态与进程映像2.进程映像10.2.3进程控制2.exec系统调用3.exit系统调用4.wait系统调用10.2.4进程调度与切换2.调度算法进程调度，在此是采用动态优先数轮转调度算法。调度程序在进行调度时，首先从处于“内存就绪”或“被抢占”状态的进程中，选择一个其优先数最小(优先级最高)的进程。若此时系统中(同时)有多个进程都具有相同的最高优先级，则内核将选择其中处于就绪状态或被抢占状态最久的进程，将它从其所在队列中移出，并进行进程上下文的切换，恢复其运行。3.进程优先级的分类UNIX系统把进程的优先级分成两类，第一类是核心优先级，又可进一步把它分为可中断和不可中断两种。当一个软中断信号到达时，若有进程正在可中断优先级上睡眠，该进程将立即被唤醒；若有进程处于不可中断优先级上，则该进程继续睡眠。对诸如“对换”、“等待磁盘I/O”、“等待缓冲区”等几个优先级，都属于不可中断优先级；而“等待输入”、“等待终端输出”、“等待子进程退出”的几个优先级，都是可中断优先级。另一类是用户优先级，它又被分成n+1级，其中第0级为最高优先级，第n级的优先级最低。4.进程优先数的计算5.进程切换10.3进程的同步与通信2.wakeup过程该过程的主要功能，是唤醒在指定事件队列上睡眠的所有进程，并将它们放入可被调度的进程队列中。如果进程尚未被装入内存，应唤醒对换进程；如果被唤醒进程的优先级高于当前进程的优先级，则应重置调度标志。最后，在恢复处理机的运行级后返回。10.3.2信号(signal)机制信号机制与中断机制之间的相似之处表现为：信号和中断都同样采用异步通信方式，在检测出有信号或有中断请求时，两者都是暂停正在执行的程序而转去执行相应的处理程序，处理完后都再返回到原来的断点；再有是两者对信号或中断都可加以屏蔽。信号与中断两机制之间的差异是：中断有优先级，而信号机制则没有，即所有的信号都是平等的；再者是信号处理程序是在用户态下运行的，而中断处理程序则是在核心态下运行；还有，中断响应是及时的，而对信号的响应通常都有较长的时间延迟。2.信号机制的功能10.3.3管道机制2.对无名管道的读写10.3.4消息机制2)消息队列2.消息队列的建立与操作2)消息队列的操纵3.消息的发送和接收1)消息的发送当进程要与其它进程通信时，可利用msgsnd()系统调用来发送消息。对于msgsnd()系统调用，核心检查消息队列描述符和许可权是否合法、消息长度是否超过系统规定的长度。通过检查后，核心为消息分配消息数据区，并将消息从用户消息缓冲区拷贝到消息数据区。分配消息首部，将它链入消息队列的末尾；在消息首部中填写消息的类型、大小以及指向消息数据区的指针等；还要修改消息队列头标中的数据(如消息队列中的消息数、字节数等。然后，唤醒在等待消息到来的睡眠进程。2)消息的接收进程可利用msgrcv()系统调用，从指定消息队列中读一个消息。对于msgrcv()系统调用，是先由核心检查消息队列标识符和许可权，继而根据用户指定的消息类型做相应的处理。消息类型msgtyp的参数可能有三种情况：当msgtyp=0时，核心寻找消息队列中的第一个消息，并将它返回给调用进程；当msgtyp为正整数时，核心返回指定类型的第一个消息；当msgtyp为负整数时，核心应在其类型值小于或等于msgtyp绝对值的所有消息中，选出类型值最低的第一个消息返回。如果所返回消息的大小等于或小于用户的请求，核心便将消息正文拷贝到用户区，再从队列中删除该消息，并唤醒睡眠的发送进程；如果消息长度比用户要求的大，则系统返回出错信息。10.3.5共享存储区机制2.共享存储区的建立与操纵2)共享存储区的操纵如同消息机制一样，可以用shmctl()系统调用对共享存储区的状态信息进行查询，如其长度、所连接的进程数、创建者标识符等；也可设置或修改其属性，如共享存储区的许可权、当前连接的进程计数等；还可用来对共享存储区加锁或解锁，以及修改共享存储区标识符等。3.共享存储区的附接与断开在进程已经建立了共享存储区或已获得了其描述符后，还须利用系统调用shmat()将该共享存储区附接到用户给定的某个进程的虚地址shmaddr上，并指定该存储区的访问属性即指明该区是只读，还是可读可写。此后，此共享存储区便成为该进程虚地