4. Prozesserstellung

Diese Lektion untersucht die grundlegenden Konzepte, wie neue Prozesse auf einem Linux-System gestartet werden. Das Verständnis dieses Mechanismus gibt Einblick in die Funktionsweise des Betriebssystems.

Das Fork- und Exec-Modell

der primäre Mechanismus für die ProzessErstellung unter Linux beinhaltet, dass ein existierender Prozess sich selbst mithilfe des Systemaufrufs fork klont. Der fork-Aufruf erzeugt einen nahezu identischen Kindprozess. Dieser neue Kindprozess erhält seine eigene eindeutige Prozess-ID (PID), während der ursprüngliche Prozess sein Elternteil wird, identifiziert durch eine Elternprozess-ID (PPID).

Nach dem Forken kann der Kindprozess entweder das gleiche Programm wie sein Elternteil weiter ausführen oder, was häufiger vorkommt, den Systemaufruf execve verwenden, um ein neues Programm zu laden und auszuführen. Der execve-Aufruf ersetzt effektiv den Speicherbereich des Prozesses durch den des neuen Programms und ermöglicht so den Beginn einer anderen Aufgabe. Dieses zweistufige „Fork-Exec“-Modell ist ein Eckpfeiler dafür, wie man unter Linux einen Prozess erstellt.

Beobachtung von Eltern-Kind-Beziehungen

Wir können diese Eltern-Kind-Beziehung in Aktion beobachten, indem wir den Befehl ps verwenden:

ps l

Die Option l liefert eine Ansicht im „langen Format“ und zeigt mehr Details zu laufenden Prozessen. Sie werden eine Spalte mit der Bezeichnung PPID sehen, was für Parent Process ID (Elternprozess-ID) steht. Betrachten Sie den Prozess Ihrer aktuellen Shell (z. B. bash). Wenn Sie den Befehl ps l ausführen, werden Sie feststellen, dass die PID Ihres Shell-Prozesses mit der PPID des ps l-Prozesses übereinstimmt. Das liegt daran, dass Ihre Shell sich selbst geforkt hat, um den ps-Prozess zu erzeugen.

Der Init-Prozess

Wenn jeder Prozess ein Kind eines anderen ist, muss es einen ursprünglichen Vorfahren geben. Das ist der init-Prozess. Wenn das System bootet, erstellt der Kernel init als allerersten Benutzerraumprozess und weist ihm die PID 1 zu. Der init-Prozess ist der ultimative Elternteil aller anderen Prozesse und läuft mit Root-Rechten, um das System zu verwalten. Er kann nicht beendet werden, bis das System heruntergefahren wird, und ist dafür verantwortlich, viele der Dienste zu starten, die das System am Laufen halten.