中國科學(xué)院大學(xué)操作系統(tǒng)考試思考題答案-資料下載頁
2025-06-28 03:55本頁面
【正文】 、do_execve()及do_exit等。參考：首先，shell調(diào)用fork開始創(chuàng)建進(jìn)程，產(chǎn)生int 0x80軟中斷，最終映射到sys_fork(),調(diào)用find_empty_process()，為str1申請可用的pid和task[64]空閑位置，接著調(diào)用copy_process()為str1申請用來承載進(jìn)程task_struct和內(nèi)核棧的一個頁面，shell把自己的task_struct復(fù)制給str1進(jìn)程，然后修改str1的task_struct的部分?jǐn)?shù)據(jù)，包括時間片，TSS字段等。接著調(diào)用copy_mem()為進(jìn)程分段（確定段基址和段限長等），然后調(diào)用copy_page_tables為str1進(jìn)程另起一套頁目錄項和頁表項，并指向shell的頁面。還要解決文件繼承的問題，然后將str1進(jìn)程TSS和LDT掛接在GDT的指定位置，完成這些后，將str1設(shè)為就緒態(tài)。接下來加載用戶程序：首先要做一些檢查工作，如可執(zhí)行文件的數(shù)據(jù)長度和代碼長度等；然后調(diào)用free_page_tables解除與shell的頁面共享關(guān)系，接著根據(jù)程序的長度重新設(shè)置LDT，調(diào)整str1的task_struct，最后調(diào)整EIP和ESP。用戶程序被調(diào)度執(zhí)行，產(chǎn)生缺頁中斷，調(diào)用do_no_page為str1申請一個內(nèi)存頁面，并把它登記在mem_map中，將str1程序從硬盤加載到新分配的頁面中，把它的物理地址映射到進(jìn)程的線性地址空間內(nèi)。執(zhí)行加載到的程序，產(chǎn)生壓棧動作，若?？臻g不夠，則產(chǎn)生缺頁中斷繼續(xù)申請頁面。最后，用戶進(jìn)程調(diào)用exit退出，釋放程序所占頁面，解除與文件有關(guān)的內(nèi)容，并調(diào)用tell_father給父進(jìn)程發(fā)信號，退出后執(zhí)行調(diào)度，shell進(jìn)程收到用戶進(jìn)程發(fā)送的信號設(shè)置為就緒態(tài)，待其執(zhí)行時，釋放掉用戶進(jìn)程task_struct所占用的頁面，解除與task[64]的關(guān)系，這時用戶進(jìn)程徹底退出。33. 詳細(xì)分析多個進(jìn)程（無父子關(guān)系）共享一個可執(zhí)行程序的完整過程。答：依次創(chuàng)建3個用戶進(jìn)程，每個進(jìn)程都有自己的task。假設(shè)進(jìn)程1先執(zhí)行，需要壓棧產(chǎn)生缺頁中斷，內(nèi)核為其申請空閑物理頁面，并映射到進(jìn)程1的線性地址空間。這時產(chǎn)生時鐘中斷，輪到進(jìn)程2執(zhí)行，進(jìn)程2也執(zhí)行同樣邏輯的程序。之后，又輪到進(jìn)程3執(zhí)行，也是壓棧，并設(shè)置text?？梢姡齻€進(jìn)程雖程序相同，但數(shù)據(jù)獨立，用TSS和LDT實現(xiàn)對進(jìn)程的保護(hù)。34. 缺頁中斷是如何產(chǎn)生的，頁寫保護(hù)中斷是如何產(chǎn)生的，操作系統(tǒng)是如何處理的？答：缺頁中斷：每個頁目錄項和頁表項都有個標(biāo)志位P，如果和一個頁面建立了映射關(guān)系，P位置1，否則置0。MMU在解析線性地址時，若發(fā)現(xiàn)某個表項的P位為零，說明沒有對應(yīng)頁面，就會產(chǎn)生缺頁中斷。操作系統(tǒng)會調(diào)用_do_no_page為進(jìn)程申請空閑頁面，將程序加載到新分配的頁面中，并建立頁目錄表頁表頁面的三級映射管理關(guān)系。頁寫保護(hù)異常：假設(shè)兩個進(jìn)程共享一個頁面，該頁面處于寫保護(hù)狀態(tài)即只讀，此時若某一進(jìn)程執(zhí)行寫操作，就會產(chǎn)生“頁寫保護(hù)”異常。操作系統(tǒng)會調(diào)用_do_wp_page，為該進(jìn)程申請空閑頁面，將該進(jìn)程的頁表指向新申請的頁面，然后將原頁表的數(shù)據(jù)復(fù)制到新頁面中，同時將原頁面的引用計數(shù)減1。該進(jìn)程得到自己的頁面，就可以執(zhí)行寫操作。35. 為什么要設(shè)計緩沖區(qū)，有什么好處？答：緩沖區(qū)的作用主要體現(xiàn)在兩方面：(1) 形成所有塊設(shè)備數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集散地，操作系統(tǒng)的設(shè)計更方便，更靈活；(2) 數(shù)據(jù)塊復(fù)用，提高對塊設(shè)備文件操作的運行效率。在計算機(jī)中，內(nèi)存間的數(shù)據(jù)交換速度是內(nèi)存與硬盤數(shù)據(jù)交換速度的2個量級，如果某個進(jìn)程將硬盤數(shù)據(jù)讀到緩沖區(qū)之后，其他進(jìn)程剛好也需要讀取這些數(shù)據(jù)，那么就可以直接從緩沖區(qū)中讀取，比直接從硬盤讀取快很多。如果緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)能夠被更多進(jìn)程共享的話，計算機(jī)的整體效率就會大大提高。同樣，寫操作類似。36. 操作系統(tǒng)如何利用buffer_head中的 b_data，b_blocknr，b_dev，b_uptodate，b_dirt，b_count，b_lock，b_wait管理緩沖塊的？答：b_data指向緩沖塊，用于找到緩沖塊的位置。進(jìn)程與緩沖區(qū)及緩沖區(qū)與硬盤之間都是以緩沖塊為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的，而b_blocknr，b_dev唯一標(biāo)識一個塊，用于保證數(shù)據(jù)交換的正確性。另外緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)被越多進(jìn)程共享，效率就越高，因此要讓緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)塊停留的時間盡可能久，而這正是由b_blocknr，b_dev決定的，內(nèi)核在hash表中搜索緩沖塊時，只看設(shè)備號與塊號，只要緩沖塊與硬盤數(shù)據(jù)的綁定關(guān)系還在，就認(rèn)定數(shù)據(jù)塊仍停留在緩沖塊中，就可以直接用。b_uptodate與b_dirt，是為了解決緩沖塊與數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)正確性問題而存在的。b_uptodate針對進(jìn)程方向，如果b_uptodate為1，說明緩沖塊的數(shù)據(jù)已經(jīng)是數(shù)據(jù)塊中最新的，可以支持進(jìn)程共享緩沖塊中的數(shù)據(jù)；如果b_uptodate為0，提醒內(nèi)核緩沖塊并沒有用綁定的數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)更新，不支持進(jìn)程共享該緩沖塊。b_dirt是針對硬盤方向的，b_dirt為1說明緩沖塊的內(nèi)容被進(jìn)程方向的數(shù)據(jù)改寫了，最終需要同步到硬盤上；b_dirt為0則說明不需要同步b_count記錄每個緩沖塊有多少進(jìn)程共享。b_dirt大于0表明有進(jìn)程在共享該緩沖塊，當(dāng)進(jìn)程不需要共享緩沖塊時，內(nèi)核會解除該進(jìn)程與緩沖塊的關(guān)系，并將b_count數(shù)值減1，為0表明可以被當(dāng)作新緩沖塊來申請使用。b_lock為1說明緩沖塊正與硬盤交互，內(nèi)核會攔截進(jìn)程對該緩沖塊的操作，以免發(fā)生錯誤，交互完成后，置0表明進(jìn)程可以操作該緩沖塊。b_wait記錄等待緩沖塊的解鎖而被掛起的進(jìn)程，指向等待隊列前面進(jìn)程的task_struct。
教學(xué)教案相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1