UNIX操作系統(tǒng)課件

UNIX操作系統(tǒng)圖9-1UNIX的發(fā)展歷史§1UNIX操作系統(tǒng)的歷史和基本結(jié)構(gòu)圖9-2UNIX操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)§2系統(tǒng)活動與系統(tǒng)調(diào)用UNIX的內(nèi)核為用戶態(tài)程序提供服務(wù)。每一次進(jìn)入內(nèi)核叫做一次系統(tǒng)活動,按引發(fā)這些活動的事件或動作,可分為以下幾類:

·系統(tǒng)調(diào)用;

·硬件中斷;

·硬件自陷;

·軟件引起的自陷或中斷。圖9-3系統(tǒng)調(diào)用是用戶態(tài)程序與系統(tǒng)內(nèi)核的接口§3進(jìn)程管理3.１UNIX進(jìn)程的兩種運(yùn)行狀態(tài)

在某些操作系統(tǒng)中,進(jìn)程分成兩大類:一類是系統(tǒng)進(jìn)程;另一類是用戶進(jìn)程。系統(tǒng)進(jìn)程執(zhí)行操作系統(tǒng)程序,用戶進(jìn)程執(zhí)行用戶程序。UNIX進(jìn)程在處理上既可執(zhí)行操作系統(tǒng)程序(內(nèi)核程序),也可執(zhí)行用戶程序,按照需要在一定時機(jī)進(jìn)行切換。由于操作系統(tǒng)要管理系統(tǒng)中的各種資源和各種活動,而用戶程序卻只應(yīng)在操作系統(tǒng)的管理和控制下,在一定的范圍內(nèi)活動,所以進(jìn)程在執(zhí)行操作系統(tǒng)程序和用戶程序時所處的環(huán)境和特權(quán)應(yīng)有所區(qū)別。3.２進(jìn)程映象和進(jìn)程結(jié)構(gòu)圖9-4UNIX進(jìn)程映象(1)進(jìn)程控制塊PCB在UNIX中可以包括兩部分信息。一部分是不管進(jìn)程是否正在處理機(jī)上運(yùn)行,系統(tǒng)都需要查詢和修改的一些控制信息,這部分信息就是proc數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),可稱其為進(jìn)程基本控制塊,另一部分則相反,當(dāng)進(jìn)程不在處理機(jī)上運(yùn)行時,系統(tǒng)不會對這部分信息進(jìn)行查詢和處理,這部分信息就構(gòu)成了另外一個稱為進(jìn)程擴(kuò)充控制塊的user數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

(2)共享正文段進(jìn)程執(zhí)行的程序若用純代碼形式的程序和常數(shù)編寫,則可為若干個進(jìn)程共享執(zhí)行,構(gòu)成共享正文段。

(3)數(shù)據(jù)段進(jìn)程執(zhí)行程序時用到的數(shù)據(jù)構(gòu)成數(shù)據(jù)段。

(4)工作區(qū)(即棧區(qū))進(jìn)程在核心態(tài)下運(yùn)行時的工作區(qū)為核心棧,在用戶態(tài)下運(yùn)行的工作區(qū)為用戶棧。圖9-54.３BSDUNIX進(jìn)程結(jié)構(gòu)表9-1進(jìn)程的proc結(jié)構(gòu)３.３進(jìn)程狀態(tài)表9-2UNIX進(jìn)程狀態(tài)圖9-6進(jìn)程狀態(tài)的變遷fork-建立一個子進(jìn)程,其主要任務(wù)是建立進(jìn)程映象。

swtch-其主要功能是選擇一個處于SRUN可運(yùn)行狀態(tài)、映象在內(nèi)存、并且優(yōu)先級最高的進(jìn)程,準(zhǔn)備將處理機(jī)占用權(quán)交給它。

exit-一個進(jìn)程在執(zhí)行結(jié)束時可調(diào)用exit使自己終止,同時通知父進(jìn)程。

wakeup-其功能是掃描整個proc表,把同一等待原因上的所有進(jìn)程喚醒,使它們變?yōu)镾RUN可運(yùn)行狀態(tài)。

sleep-它可使當(dāng)前執(zhí)行的進(jìn)程放棄處理機(jī),變成等待睡眠狀態(tài)。

stop-調(diào)用stop使處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程進(jìn)入暫停狀態(tài)。

setrun-其主要功能是激活處于SSTOP暫停狀態(tài)的進(jìn)程置為SRUN可運(yùn)行狀態(tài)。３.４進(jìn)程環(huán)境切換及進(jìn)程調(diào)度

為實(shí)現(xiàn)CPU的有效共享,內(nèi)核在進(jìn)程之間進(jìn)行切換,稱為進(jìn)程環(huán)境切換。切換方式有二種:當(dāng)進(jìn)程由于請求一個緊缺資源而被暫停時,便發(fā)生自愿環(huán)境切換(如當(dāng)進(jìn)程向諸如終端一類的低速輸入設(shè)備請求數(shù)據(jù)時,一般該進(jìn)程就要被暫停);當(dāng)進(jìn)程用完了時間片或系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)一個較高優(yōu)先級進(jìn)程要執(zhí)行時,便會發(fā)生不自愿的環(huán)境切換。每一種切換將通過不同的進(jìn)程控制原語實(shí)現(xiàn)。調(diào)用sleep()產(chǎn)生自愿環(huán)境切換,而通過直接調(diào)用swtch()可導(dǎo)致不自愿環(huán)境切換。sleep()將按下列步驟進(jìn)行操作:

(1)提高處理器優(yōu)先級,以防止可能產(chǎn)生進(jìn)程狀態(tài)變遷的那些中斷;

(2)確定該進(jìn)程應(yīng)進(jìn)入的睡眠隊(duì)列;

(3)設(shè)置進(jìn)程優(yōu)先級作為該進(jìn)程喚醒時的優(yōu)先級;

(4)把進(jìn)程放入上述選中的睡眠隊(duì)列的末端(見圖9-7(b));(5)調(diào)用swtch()以請求調(diào)度一個新進(jìn)程。

swtch()將按下列步驟進(jìn)行操作:

(1)尋找一個非空運(yùn)行隊(duì)列;

(2)如果有一個非空運(yùn)行隊(duì)列,則取出該隊(duì)列的第1個進(jìn)程(見圖9-7(a));

(3)設(shè)置切換標(biāo)志;

(4)調(diào)用resume()使新進(jìn)程執(zhí)行。

一個進(jìn)程的調(diào)度優(yōu)先級直接由proc結(jié)構(gòu)中的p-cpu和p-nice兩個數(shù)值決定。P-cpu提供了進(jìn)程最近使用CPU的估算值。P-nice值是用戶可設(shè)置的加權(quán)因子,數(shù)值范圍在-20到20之間,p-nice的正常值是0,負(fù)值增大一個進(jìn)程的優(yōu)先級,正值則減小進(jìn)程的優(yōu)先級。

VAX機(jī)每隔40s按下述的等式計算一次優(yōu)先級值,以進(jìn)行進(jìn)程的調(diào)度:３.５進(jìn)程的創(chuàng)建及終止fork()將按下列步驟進(jìn)行操作:

(1)為子進(jìn)程分配一個新的proc結(jié)構(gòu)并初始化;

(2)復(fù)制父進(jìn)程的環(huán)境給子進(jìn)程(為了復(fù)制進(jìn)程,需要請求內(nèi)核的存儲管理機(jī)構(gòu)為之服務(wù),以分配子進(jìn)程運(yùn)行時所需的全部資源)。

(3)調(diào)度子進(jìn)程運(yùn)行,把新的子進(jìn)程放在運(yùn)行隊(duì)列中。

進(jìn)程可以通過exit系統(tǒng)調(diào)用而自愿終止,也可以由于一個信號而不自愿終止。在這兩種情況中,進(jìn)程終止都將產(chǎn)生一個狀態(tài)標(biāo)識碼返回給終止進(jìn)程的父進(jìn)程。在內(nèi)核中,一個進(jìn)程通過調(diào)用exit()終止時,首先要按下列步驟清除該進(jìn)程在核心態(tài)下的執(zhí)行狀態(tài):

(1)取消任一正在進(jìn)行的計時器;

(2)釋放虛存資源;

(3)關(guān)閉所有打開的文件;

(4)處理所有停止的或被跟蹤的子進(jìn)程。３.６進(jìn)程通訊(1)利用基本通訊工具sleep和wakeup等來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)程之間的同步。

(2)利用內(nèi)核提供的“軟中斷”來實(shí)現(xiàn)同一用戶的諸進(jìn)程之間信息的傳輸和同步,這也是一種有效的通訊方式,可以按照預(yù)先規(guī)定好的信號或動作實(shí)行進(jìn)程之間通訊,但只是傳遞少量信息。

(3)利用文件系統(tǒng)生成pipe機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通訊(即管理通訊),它可為進(jìn)程之間提供大量信息的傳輸。

(4)提供跟蹤功能。

(5)提供網(wǎng)絡(luò)通訊。圖9-8管套模型§4存儲管理１.VAX虛地址空間圖9-9VAX虛地址空間布局4.１VAX存儲管理硬件２.系統(tǒng)地址轉(zhuǎn)換圖9-10系統(tǒng)虛地址轉(zhuǎn)換３.用戶地址轉(zhuǎn)換圖9-11用戶虛地址轉(zhuǎn)換４.２請頁系統(tǒng)

一個內(nèi)存映象結(jié)構(gòu)具有如下功能:

(1)記錄一個頁組的當(dāng)前使用信息,該信息可用于地址轉(zhuǎn)換。

(2)用空閑頁的內(nèi)存映射表項(xiàng)鏈接在一起形成內(nèi)存空閑鏈表,這個空閑鏈保持LRU順序。

(3)通過內(nèi)存映象表結(jié)構(gòu)進(jìn)行以頁組為單位的封鎖和同步。如缺頁處理中正在進(jìn)行I/O時要封鎖內(nèi)存頁,又如進(jìn)行I/O操作直接讀寫進(jìn)程頁時也要封鎖內(nèi)存頁。

(4)通過內(nèi)存映象表結(jié)構(gòu)可找出內(nèi)容有用的空閑頁。２存儲管理程序

在請頁存儲管理技術(shù)中將使用到一些系統(tǒng)調(diào)用及存儲分配程序。在調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用fork時,內(nèi)核復(fù)制父進(jìn)程所有頁的物理副本。緊接著調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用exec,當(dāng)內(nèi)核從文件系統(tǒng)中將可執(zhí)行文件讀入內(nèi)存時,首先分配頁表和磁盤塊描述項(xiàng),然后用系統(tǒng)調(diào)用read讀入。內(nèi)存實(shí)際的分配是通過memall()來分配的。新分配的內(nèi)存當(dāng)映射到某些虛地址后才能使用,即本程序?qū)⑼ㄟ^填入一個虛地址范圍來實(shí)現(xiàn)。調(diào)用memall()的參數(shù)為指向該虛址范圍首址的相應(yīng)PTE的指針、頁數(shù)、建立內(nèi)存映象表用的進(jìn)程和類型。對該范圍的每一頁組,memall()通過摘出空閑內(nèi)存鏈的第一項(xiàng)來為其找到內(nèi)存。

內(nèi)存還可以通過vmemall()來分配,它與memall()的區(qū)別:若沒有足夠內(nèi)存可用時memall()返回失敗,而vmemall()則等待內(nèi)存被釋放。釋放內(nèi)存的程序也有兩個:memfree()回收分配給一個虛地址空間的所有內(nèi)存,它假定所有的頁都在內(nèi)存;而vmemfree()只回收一個虛地址范圍內(nèi)在內(nèi)存的那些頁,忽略不在內(nèi)存的頁。

缺頁處理將執(zhí)行pagein()程序,它負(fù)責(zé)所有的缺頁服務(wù)。每次調(diào)用pagein()時要給出產(chǎn)生缺頁的虛地址。pagein()首先找出缺頁地址的PTE并區(qū)分該頁是正文、數(shù)據(jù),還是棧,然后確定該頁可能的狀態(tài):①請求填入;②在內(nèi)存但無效;③被換出。確定頁的類型及狀態(tài)后,pagein()必須取出所需的數(shù)據(jù),把相應(yīng)的PTE置為有效,然后返回以重新執(zhí)行進(jìn)程。

缺頁服務(wù)和其它內(nèi)存要求有時可從空閑鏈中滿足,但漸漸地需要內(nèi)存的回收,因?yàn)?計算機(jī)沒有足夠的內(nèi)存來存放所有頁,因此有必要把某些頁移到外存-對換空間上。4３ＢＳＤ采用LRU算法實(shí)現(xiàn)頁淘汰,進(jìn)程的全部地址空間都可換頁,即使它保持著UNIX的正文、數(shù)據(jù)、棧段的結(jié)構(gòu)。４.３對換

發(fā)生下列情況之一就進(jìn)行對換:

(1)系統(tǒng)內(nèi)存嚴(yán)重短缺,換頁速度已跟不上內(nèi)存要求。

(2)系統(tǒng)頁表變?yōu)樗槠?無法為新進(jìn)程或擴(kuò)展進(jìn)程分配頁表空間。

(3)進(jìn)程已超過20s未活動。

就對換操作來說,主要挑選一個進(jìn)程對換進(jìn)來和選擇要對換出去的進(jìn)程。若有一個以上的被對換出去的進(jìn)程可運(yùn)行,則由swapper對換策略來確定要把哪個進(jìn)程對換進(jìn)來。這將按下列原則賦予一個優(yōu)先級:

(1)已對換出去的時間;

(2)對換出去的長度;

(3)它的p-nice值,以及自上次運(yùn)行以來的睡眠時間?！?I/O系統(tǒng)5.１內(nèi)核I/O結(jié)構(gòu)圖9-12內(nèi)核I/O結(jié)構(gòu)５.２塊設(shè)備緩沖區(qū)(快速緩存)管理及對盤塊的讀寫圖9-13緩沖區(qū)(快速緩存)格式圖9-14緩沖池結(jié)構(gòu)及瞬間映像5.３字符設(shè)備管理圖9-15字符緩沖區(qū)cblock圖9-16clist結(jié)構(gòu)

對字符緩沖區(qū)隊(duì)列可有如下幾種操作:

(1)可從空閑鏈表中分配一個cblock給一個驅(qū)動程序。

(2)可以釋放一個cblock歸還給空閑表。

(3)取字符:移出隊(duì)列中第一個字符,調(diào)正clist的計數(shù)值和首指針。如相應(yīng)的cblock已被取空,則釋放它。

(4)存字符:把一個字符放入該隊(duì)列的末尾,調(diào)正clist的計數(shù)值和尾指針。如果隊(duì)列中的最后一塊cblock已滿,則應(yīng)先分配一個新的cblock,將之鏈入該clist的末尾,并把字符放入新的cblock中去。

(5)內(nèi)核可以從隊(duì)列的開頭一次移走一組字符,即把首塊cblock中的字符全部移走。

(6)內(nèi)核可以把放有字符的一塊cblock鏈入該鏈的末尾?！?文件管理６.１目錄項(xiàng)與ｉ節(jié)點(diǎn)

ＵＮＩＸ系統(tǒng)Ｖ的目錄項(xiàng)占用１６字節(jié)：前１４個字節(jié)為文件名，后二個字節(jié)是ｉ節(jié)點(diǎn)號。ｉ節(jié)點(diǎn)（索引節(jié)點(diǎn)）的各項(xiàng)內(nèi)容就是本書第六章中講的文件控制塊的主要內(nèi)容，它與目錄項(xiàng)分別駐在磁盤中不同的空間。若干目錄項(xiàng)組成目錄文件，若干ｉ節(jié)點(diǎn)（每個節(jié)點(diǎn)有６４個字節(jié)）的集合是ｉ節(jié)點(diǎn)區(qū)。如圖９-１７所示。圖９-１７目錄項(xiàng)與ｉ節(jié)點(diǎn)圖９-184.3BSD目錄項(xiàng)格式６.２文件存儲空間的管理１.空白塊成組鏈接法圖9-19空白塊成組鏈接法

只有在下述兩種情況下，要求訪盤操作：（１）分配空白塊時，當(dāng)內(nèi)存專用區(qū)中索引表只剩下一個空白塊的情況。因該空白塊中存放了下一組各塊的塊號，因此不能立刻將該塊分配掉。這時必須將該塊中存放的下組塊號全部復(fù)制到內(nèi)存專用塊的索引表區(qū)之后，再分配該塊。（２）在釋放空白塊時，如果內(nèi)存專用區(qū)中索引表已存滿規(guī)定的塊數(shù)（如５０塊），這時應(yīng)先把索引表的內(nèi)容存入被釋放的空白塊中，并清除索引表，將索引表塊計數(shù)器置１，然后將被釋放的空白塊的塊號記入內(nèi)存專用區(qū)的索引表中。

２.位示圖法

在４.３ＢＳＤ文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，每個磁盤上包含一個或多個文件系統(tǒng)。而磁盤分區(qū)劃分為一個或多個區(qū)域，每一區(qū)域稱為一個柱面組，每個柱面組的塊位示圖以段為單位記錄柱面組可用空間。４.３ＢＳＤ為確保文件在二次間接情況下創(chuàng)建文件可達(dá)２３２字節(jié)，則確定一個文件可由多個４０９６字節(jié)的塊組成，這樣做與５１２或１０２４字節(jié)的塊長相比，每一次磁盤操作傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就增加了若干倍。圖9-204096/1024文件系統(tǒng)塊和段分布的例子６.３打開文件

ＵＮＩＸ在系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)設(shè)置了一個含有１００個表目的活動ｉ節(jié)點(diǎn)表并由系統(tǒng)動態(tài)分配。每個打開文件都占有一個表目，用來存放相應(yīng)的活動（內(nèi)存）ｉ節(jié)點(diǎn)。一個活動ｉ節(jié)點(diǎn)的主體是從對應(yīng)的盤ｉ節(jié)點(diǎn)中復(fù)制而來。系統(tǒng)還在內(nèi)存設(shè)置了一個含有１００個表目的系統(tǒng)打開文件表，表目項(xiàng)包含：活動ｉ節(jié)點(diǎn)指針、文件操作方式、讀／寫位移量。多個系統(tǒng)打開文件表表目可對應(yīng)同一個活動ｉ節(jié)點(diǎn)。ＵＮＩＸ為每個進(jìn)程在ｕｓｅｒ結(jié)構(gòu)中設(shè)置了一個進(jìn)程打開文件表ｕ-ｏｆｉｌｅ［１５］，它含有１５個表目，即允許一個進(jìn)程最多打開１５個文件。表目內(nèi)容為文件指針ｆｐ，它指向系統(tǒng)打開文件表中的相應(yīng)表目。６.４文件卷的動態(tài)裝卸

ＵＮＩＸ允許文件卷動態(tài)裝卸，并允許將卷裝在任意一級文件目錄上，這給用戶提供了很大的靈活性。一個卷（存貯設(shè)備）可由高級用戶用系統(tǒng)調(diào)用命令為卷裝入文件目錄的某一級上建立一個特殊空文件，用來存放卷的根目錄。然后用戶就可以用ｍｏｕｎｔ系統(tǒng)調(diào)用將某個卷安裝于此空文件處，以后此卷就與文件系統(tǒng)融為一體。文件系統(tǒng)可以像在目錄的其他任何地方一樣在卷內(nèi)建立和撤銷文件。當(dāng)用戶不再使用此卷或要換上新卷時，可用系統(tǒng)調(diào)用ｕｍｏｕｎｔ將此卷卸掉。卷內(nèi)目錄上的所有文件都同時被卸下。文件系統(tǒng)內(nèi)不再有這些文件。用戶還可以再將新卷安裝于此處。因此，在使用卷內(nèi)文件前，用戶必須知道當(dāng)前安裝卷的內(nèi)容，裝錯了卷會找不到所需文件。圖9-21卷的安裝６.５文件保護(hù)

１.兩種用戶

ＵＮＩＸ把使用系統(tǒng)的人分成兩種用戶。一種是特權(quán)用戶，他們是用ｒｏｏｔ名注冊進(jìn)入系統(tǒng)的人，或者用ｓｕ命令從普通用戶轉(zhuǎn)為特權(quán)用戶的人。由于根目錄一般都有口令，因此，特權(quán)用戶應(yīng)當(dāng)知道根目錄的口令，而不準(zhǔn)他人進(jìn)入根目錄或改變其身份。特權(quán)用戶在屏幕上的提示符是“?！?。系統(tǒng)的另一種用戶是普通用戶，他們是用自己定義的名字注冊進(jìn)入系統(tǒng)的，是在“／ｕｓｒ”目錄下各自的目錄中工作的人。普通用戶和終端不是一一對應(yīng)的，他們可以使用任意一臺終端，即普通用戶的數(shù)量不受終端數(shù)量的限制。

２.文件的存取權(quán)及其改變所屬權(quán)的命令

ＵＮＩＸ系統(tǒng)對一個文件的操作規(guī)定有三種不同的存取權(quán)，系統(tǒng)又把使用者分成三個等級。于是每個文件就能出現(xiàn)九種存取權(quán)：§７系統(tǒng)初啟

１.系統(tǒng)自舉

圖9-22boot程序在內(nèi)存中的位置

２.內(nèi)核初始化

（１）初始化期間系統(tǒng)采取的第一步是由匯編語言代碼來實(shí)現(xiàn)的，這一工作與機(jī)器密切相關(guān)，它包括：

·建立運(yùn)行棧；

·標(biāo)識執(zhí)行系統(tǒng)的ＣＰＵ類型；

·計算物理內(nèi)存總量；

·使虛擬地址轉(zhuǎn)換硬件成為可用；

·初始化存儲管理硬件；

·初始化０#進(jìn)程的硬件環(huán)境；

·調(diào)用系統(tǒng)的Ｃ程序初始入口。

（２）與機(jī)器相關(guān)的初始化。在匯編語言代碼完成它的工作之后，它調(diào)用第一個用Ｃ語言寫的內(nèi)核程序main（）。它的主要功能是清理內(nèi)存空間，對某些系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化處理，創(chuàng)建０＃、１＃進(jìn)程。

main（）程序立即調(diào)用startup（）程序去做與機(jī)器相關(guān)的初始化，其任務(wù)包括：

·信息緩沖區(qū)的初始化；

·為系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配內(nèi)存；

·系統(tǒng)的內(nèi)存分配程序的初始化；

·Ｉ／Ｏ設(shè)備的自動配置和初始化。在調(diào)用startup（）返回以后，還要對機(jī)器的幾個專用硬件部分進(jìn)行初始化。

（３）與機(jī)器無關(guān)的初始化。經(jīng)過以上幾步，就為系統(tǒng)結(jié)束初始化過程并啟動某些進(jìn)程做好了準(zhǔn)備工作。上面提到的ｓｔａｒｔｕｐ（）程序，在其返回后，ｍａｉｎ（）的第一個動作就是建立０＃進(jìn)程的環(huán)境。ＵＮＩＸ操作系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行在很大程度上依仗于０＃和１＃進(jìn)程的工作，它們與其它進(jìn)程不同，不是用系統(tǒng)調(diào)用ｆｏｒｋ，而是在本階段由核心創(chuàng)建的。０＃進(jìn)程最終將實(shí)現(xiàn)虛存系統(tǒng)的對換策略，ｐｒｏｃ表中的第一項(xiàng)分配給０＃進(jìn)程，并把該進(jìn)程標(biāo)記為可運(yùn)行，然后把它安裝為當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程（執(zhí)行狀態(tài)）。

０＃進(jìn)程建立好以后，調(diào)用有關(guān)程序去初始化每個系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：如用ｖｍｉｎｉｔ（）子程序建立請頁系統(tǒng)使用的各個參數(shù)；磁盤限量資源控制系統(tǒng)初始化（如快速緩存的初始化）；通過調(diào)用ｓｔａｒｔｒｔｃｌｏｃｋ（）進(jìn)行時鐘初始化（４３ＢＳＤ按１００Ｈｚ實(shí)時時鐘運(yùn)行）；通過調(diào)用ｍｂｉｎｉｔ（）來初始化網(wǎng)絡(luò)存儲管理系統(tǒng)等等。最后，系統(tǒng)為執(zhí)行用戶態(tài)程序做準(zhǔn)備，將通過調(diào)用ｎｅｗｐｒｏｃ（）創(chuàng)建１＃進(jìn)程，然后系統(tǒng)把控制轉(zhuǎn)向１＃進(jìn)程。為了使操作系統(tǒng)編制得比較緊湊，１＃進(jìn)程被設(shè)計成一個一般的用戶進(jìn)程，在用戶態(tài)下運(yùn)行。３.各終端進(jìn)程的初啟

（１）執(zhí)行／ｅｔｃ／ｉｎｉｔ程序。１＃進(jìn)程生成時，它基本上復(fù)制了０＃進(jìn)程的映象，沒有在用戶態(tài)下的運(yùn)行部分?，F(xiàn)在既然設(shè)計成用戶進(jìn)程，所以借助系統(tǒng)調(diào)用改變其映象，增加在用戶態(tài)下運(yùn)行部分。轉(zhuǎn)而執(zhí)行／ｅｔｃ／ｉｎｉｔ程序，為每個終端創(chuàng)建一個子進(jìn)程，使用戶能獲得系統(tǒng)對他的服務(wù)。１＃進(jìn)程執(zhí)行／ｅtｃ／ｉｎｉｔ時，先從／ｅtｃ／ｔｔｙｓ中讀出一個有效終端設(shè)備名，然后為其生成一個子進(jìn)程。這一子進(jìn)程打開了該終端設(shè)備，并形成了該進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出和出錯信息輸出文件。

（２）執(zhí)行／ｅtｃ／ｇｅｆｆｙ程序。子進(jìn)程接著也要改換自己的映象轉(zhuǎn)而執(zhí)行／ｅtｃ／gｅｔｔｙ。該程序主要功能是按照相應(yīng)終端的特性設(shè)置終端設(shè)備表中有關(guān)部分。（３）執(zhí)行／ｅtｃ／ｌｏｇｉｎ。ｇｅｔｔｙ最后讀入注冊名，并調(diào)用／ｅｔｃ／ｌｏｇｉｎ程序完成注冊的一系列工作。ｌｏｇｉｎ程序負(fù)責(zé)用戶登入系統(tǒng)，它由／ｅtｃ／ｇｅｔｔｙ調(diào)用，調(diào)用時帶有用戶的注冊名。ｌｏｇｉｎ程序提示用戶打入口令，如果由用戶提供的口令加密后與記錄在總口令文件／ｅtｃ／ｐａｓｓｗｄ中的值相同，ｌｏｇｉｎ就在記帳文件中寫一個報到記錄，按照口令文件和／ｅtｃ／ｇｒｏｕｐ文件中所指定的內(nèi)容初始化用戶和組標(biāo)識符（ｕｉｄ和ｇｉｄ）。

（４）最后終端進(jìn)程又改換映象轉(zhuǎn)而執(zhí)行ｓｈｅｌｌ命令語言解釋程序，開始用戶和系統(tǒng)在鍵盤命令級上的對話過程。至此，完成了ＵＮＩＸ系統(tǒng)的初啟過程。一旦有某個用戶輸入一個命令后，則引起鍵盤輸入中斷，激活對應(yīng)的終端進(jìn)程。終端進(jìn)程再通過建立命令處理子進(jìn)程來執(zhí)行命令。這樣，整個系統(tǒng)就活動起來了。圖9-23UNIX初啟后進(jìn)程族§８shell（外殼）８.１ｓｈｅｌｌ命令的使用方式

ｓｈｅｌｌ命令行的一般格式是：ｃｏｍｍａｎｄａｒｇ１，ａｒｇ２，…，ａｒｇｎ其中，ｃｏｍｍａｎｄ是命令名，其后是參數(shù)表。有些命令是帶參數(shù)的，有些命令是可不帶參數(shù)的或參數(shù)是可選的。

用戶也可將若干ｓｈｅｌｌ命令編輯成一個命令文件，稱作ｓｈｅｌｌ過程。一個ｓｈｅｌｌ過程可被隨時調(diào)用執(zhí)行，當(dāng)需要執(zhí)行該過程時，使用命令行：$sh

comfile

或％csh

comfile其中，sh或csh是命令名，表示執(zhí)行shell過程，comfile是shell過程名。ｓｈｅｌｌ語言的一大特點(diǎn)是，它具有程序設(shè)計語言的一些基本特性，例如，sｈｅｌｌ支持ｉｆ、ｔｈｅｎ、ｃａｓｅ、ｗｈｉｌｅ、ｆｏｒ等控制流，還具有參數(shù)傳遞、變量和字符串替換等功能。

8.2shell命令的處理

UNIX采用生成子進(jìn)程的方法執(zhí)行shell命令。在系統(tǒng)初啟后，系統(tǒng)為每個用戶終端建立一個shell進(jìn)程，這個進(jìn)程的任務(wù)就是接收用戶鍵入的shell命令并執(zhí)行該命令。具體處理是，接收鍵入命令后，這個shell進(jìn)程將根據(jù)命令碼和參數(shù)，建立一個子進(jìn)程。然后把自身掛起等待子進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束。當(dāng)子進(jìn)程完成后，返回主進(jìn)程。以后主進(jìn)程又可接收下一條鍵入命令，再建立子進(jìn)程。一般情況下，整個對話過程都是按照這種方式進(jìn)行。在這種方式下，當(dāng)前命令未執(zhí)行結(jié)束之前，系統(tǒng)不能接收下一條命令。由于UNIX用建立子進(jìn)程代替一般系統(tǒng)轉(zhuǎn)入子程序的方法，因此，UNIX很容易實(shí)現(xiàn)命令并行處理。即主進(jìn)程建立子進(jìn)程后，不再掛起等待，而是立刻繼續(xù)運(yùn)行，接收下一條命令。子進(jìn)程轉(zhuǎn)入后臺繼續(xù)執(zhí)行。８.３ｓｈｅｌｌ的高級功能

具有轉(zhuǎn)入后臺執(zhí)行功能的命令稱為后臺命令。后臺命令的標(biāo)記是在一般ｓｈｅｌｌ命令的末尾，加上符號“&”。ｓｈｅｌｌ在處理中，遇到“&”字符時，主進(jìn)程不再掛起等待，并立刻輸出提示符（‘$’或‘％’）準(zhǔn)備接收下一條鍵入命令。實(shí)現(xiàn)了后臺命令和ｓｈｅｌｌ并發(fā)運(yùn)行。例如，我們希望在編譯Ｃ語言源程序ｐｇｍ.ｃ時，又希望編輯ｌｅｔｔｅｒ文件?？纱蛉隿cpgm.c&$edletter２.標(biāo)準(zhǔn)Ｉ／Ｏ重新定向

（１）輸出改向。在shell命令行中，加入‘＞filename’時，可把輸出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備改為filename所定義的