Xv6 多进程编程

Meaning Unknown's Head Image

Xv6 多进程编程

参考: xv6-riscv-book 1.1 Processes and memory

本文参考 xv6-riscv-book,介绍如何使用 Xv6 系统调用,实现多进程编程。(其实就是把书上的代码完整化,并附上真实系统中的实现方式)

系统调用 描述
int fork() 创建一个进程(通过复制当前进程)返回子进程 PID
int exit(int status) 终止当前进程,status 会被报告给 wait(),无返回值
int wait(int *status) 等待一个子进程退出,把退出的状态(exit de status) 写到 status,返回退出的子进程 PID
int exec(char *file, char *argv[]) 载入一个文件,并以指定参数执行之。错误才返回

fork & wait

fork 系统调用通过复制当前进程,创建一个进程,返回子进程 PID。

wait 会等待当前进程的某个子进程退出(调用 exit)。

Xv6

书上有关使用 fork 的代码的完整实现(在 Xv6 下运行。Help: Xv6 编写用户程序):

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
// usefork.c for xv6

#include "kernel/types.h"
#include "kernel/stat.h"
#include "user/user.h"

int main() {
int pid = fork();
if(pid > 0) {
printf("parent: child=%d\n", pid);
pid = wait((int *) 0);
printf("child %d is done\n", pid);
} else if (pid == 0) {
printf("child: exiting\n");
exit(0);
} else {
printf("fork error\n");
}

exit(0);
}

注意,在 Xv6 里提供的 printf 线程不安全,运行程序打印出的字符可能随机混合在一起:

1
2
3
4
5
6
7
8
$ usefork   # 这个还稍好
parent: child=c5
hild: exiting
child 5 is done
$ usefork # 这个就非常乱了
cphairledn:t :e xcihtiilndg=
7
child 7 is done

Real Unix

在真实的 *nix 系统上(这里以 macOS 11,GCC 10 为例),这段代码的写法是:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
// usefork.c for macOS GCC

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
int pid = fork();
if(pid > 0) {
printf("parent: child=%d\n", pid);
pid = wait((int *) 0);
printf("child %d is done\n", pid);
} else if (pid == 0) {
printf("child: exiting\n");
// sleep(2);
exit(0);
} else {
printf("fork error\n");
}

return 0;
}

真实系统中运行的效果会好一些,一般没有字符混合的情况:

1
2
3
4
$ gcc-10 usefork.c ; ./a.out 
parent: child=3598
child: exiting
child 3598 is done

exec

exec 系统调用载入一个可执行文件,用其替换自身程序,以指定参数执行之。

Xv6

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
// useexec.c for Xv6

#include "kernel/types.h"
#include "kernel/stat.h"
#include "user/user.h"

int main() {
char *argv[3];

argv[0] = "echo";
argv[1] = "hello";
argv[2] = 0;

exec("echo", argv);
// exec 成功了会替换程序,下面的就执行不到了:
printf("exec error\n");

exit(0);
}

编译运行:

1
2
$ useexec
hello

Real Unix

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
// useexec.c for macOS

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
char *argv[3];

argv[0] = "echo";
argv[1] = "hello";
argv[2] = 0;

execv("/bin/echo", argv);
// execv("/bin/echooooo", argv); // an error one
// exec 成功了会替换程序,下面的就执行不到了:
printf("exec error\n");
}

编译运行:

1
2
$ gcc-10 useexec.c ; ./a.out 
hello

正文结束。

1
2
# By CDFMLR 2021-02-18
echo "See you.🥷"

顶部图片来自于小歪API,系随机选取的图片,仅用于检测屏幕显示的机械、光电性能,与文章的任何内容及观点无关,也并不代表本人局部或全部同意、支持或者反对其中的任何内容及观点。如有侵权,联系删除。