Processos

Quase todos os sistemas operacionais atuais suportam e existência de mais de uma tarefa em cada processo, como é o caso do Linux, Windows, iOS e os sistemas UNIX mais recentes.

Hoje em dia o processo deve ser visto como uma unidade de contexto, ou seja, um container de recursos utilizados por uma ou mais tarefas para sua execução: áreas de memória (código, dados, pilha), informações de contexto e descritores de recursos do núcleo (arquivos abertos, conexões de rede, etc). Um processo pode então conter várias tarefas, que compartilham esses recursos. Os processos são isolados entre si pelos mecanismos de proteção providos pelo hardware (isolamento de áreas de memória, níveis de operação e chamadas de sistema), impedindo que uma tarefa do processo P(a) acesse um recurso atribuído ao processo P(b).

Os sistemas operacionais atuais geralmente associam por default uma única tarefa a cada processo, o que corresponde à execução de um programa sequencial. Caso se deseje associar mais tarefas ao mesmo processo cabe ao desenvolvedor escrever o código necessário para solicitar ao núcleo a criação dessas tarefas adicionais, usualmente sob a forma de threads.

O núcleo do sistema operacional mantém descritores de processos, denominados PCBs (Process Control Blocks), para armazenar as informações referentes aos processos ativos. Um PCB contém informações como o identificador do processo (PID – Process IDentifier), seu usuário, prioridade, data de início, caminho do arquivo contendo o código executado pelo processo, áreas de memória em uso, arquivos abertos.

Associando-se tarefas a processos, o descritor (TCB) de cada tarefa pode ser bastante simplificado: para cada tarefa, basta armazenar seu identificador, os registradores do processador e uma referência ao processo onde a tarefa executa.

Gestão de processos

Durante a vida do sistema, processos são criados e destruídos, a criação de novos processos é feita em duas etapas. No primeiro Fork(), todo o espaço de memória do processo inicial (pai) é copiado para o novo processo (filho), incluindo o código da(s) tarefa(s) associada(s) e os descritores dos arquivos e demais recursos associados ao mesmo. A chamada de sistema fork() é invocada por um processo, mas dois processos recebem seu retorno: o processo pai, que a invocou, e o processo filho. Ambos os processos acessam os mesmos recursos do núcleo, embora executem em áreas de memória distintas.

Na segunda etapa, o processo filho usa a chamada de sistema execve() para carregar um novo código binário em sua memória. Essa chamada substitui o código do processo que a invoca pelo código executável contido em um arquivo informado como parâmetro.

A chamada de sistema exit() usada no exemplo acima serve para informar ao núcleo do sistema operacional que o processo em questão não é mais necessário e pode ser destruído, liberando todos os recursos a ele associados. Tarefas associadas ao mesmo processo podem trocar informações facilmente, pois compartilham as mesmas áreas de memória. Todavia, isso não é possível entre tarefas associadas a processos distintos. Para resolver esse problema, o núcleo deve prover às aplicações chamadas de sistema que permitam a comunicação interprocessos (IPC – Inter-Process Communication).