Процессы и нити

В операционных системах процессы реализуются по-разному. Эти различия заключаются в том, какими структурами данных представлены процессы, как они именуются, какими способами защищены друг от друга и какие отношения существуют между ними. Процессы Windows NT имеют следующие характерные свойства:

Ú Процессы Windows NT реализованы в форме объектов, и доступ к ним осуществляется посредством службы объектов.

Ú Процесс Windows NT имеет многонитевую организацию.

Ú Как объекты-процессы, так и объекты-нити имеют встроенные средства синхронизации.

Ú Менеджер процессов Windows NT не поддерживает между процессами отношений типа «родитель-потомок».

В любой системе понятие «процесс» включает следующее:

Ú исполняемый код,

Ú собственное адресное пространство, которое представляет собой совокупность виртуальных адресов, которые может использовать процесс,

Ú ресурсы системы, такие как файлы, семафоры и т.п., которые назначены процессу операционной системой.

Ú хотя бы одну выполняемую нить.

Адресное пространство процесса защищено от вмешательства в него любого других процессов за счет механизма виртуальной памяти. Операционная система, конечно, тоже защищена от прикладных процессов. Чтобы выполнить какую-либо процедуру ОС или прочитать что-либо из ее области памяти, нить должна выполняться в режиме ядра. Пользовательские процессы получают доступ к функциям ядра посредством системных вызовов. В пользовательском режиме выполняются не только прикладные программы, но и защищенные подсистемы Windows NT.

В Windows NT процесс - это просто объект, создаваемый и уничтожаемый менеджером объектов. Объект-процесс, как и другие объекты, содержит заголовок, который создает и инициализирует менеджер объектов. Менеджер процессов определяет атрибуты, хранимые в теле объекта-процесса, а также обеспечивает системный сервис, который восстанавливает и изменяет эти атрибуты.

В число атрибутов тела объекта-процесса входят:

Ú Идентификатор процесса - уникальное значение, которое идентифицирует процесс в рамках операционной системы.

Ú Токен доступа - исполняемый объект, содержащий информацию о безопасности.

Ú Базовый приоритет - основа для исполнительного приоритета нитей процесса.

Ú Процессорная совместимость - набор процессоров, на которых могут выполняться нити процесса.

Ú Предельные значения квот - максимальное количество страничной и нестраничной системной памяти, дискового пространства, предназначенного для выгрузки страниц, процессорного времени - которые могут быть использованы процессами пользователя.

Ú Время исполнения - общее количество времени, в течение которого выполняются все нити процесса.

Напомним, что нить является выполняемой единицей, которая располагается в адресном пространстве процесса и использует ресурсы, выделенные процессу. Подобно процессу нить в Windows NT реализована в форме объекта и управляется менеджером объектов.

Объект-нить имеет следующие атрибуты тела:

Ú Идентификатор клиента - уникальное значение, которое идентифицирует нить при ее обращении к серверу.

Ú Контекст нити - информация, которая необходима ОС для того, чтобы продолжить выполнение прерванной нити. Контекст нити содержит текущее состояние регистров, стеков и индивидуальной области памяти, которая используется подсистемами и библиотеками.

Ú Динамический приоритет - значение приоритета нити в данный момент.

Ú Базовый приоритет - нижний предел динамического приоритета нити.

Ú Процессорная совместимость нитей - перечень типов процессоров, на которых может выполняться нить.

Ú Время выполнения нити - суммарное время выполнения нити в пользовательском режиме и в режиме ядра, накопленное за период существования нити.

Ú Состояние предупреждения - флаг, который показывает, что нить должна выполнять вызов асинхронной процедуры.

Ú Счетчик приостановок - текущее количество приостановок выполнения нити.

Как видно из перечня, многие атрибуты объекта-нити аналогичны атрибутам объекта-процесса. Весьма сходны и сервисные функции, которые могут быть выполнены над объектами-процессами и объектами-нитями: создание, открытие, завершение, приостановка, запрос и установка информации, запрос и установка контекста и другие функции.