操作系统高级教程：进程与页表地址空间解析与思考题

本篇高级操作系统教程的思考题涵盖了操作系统核心概念和底层实现的多个方面。首先，题目1探讨了进程管理中的内存分配问题。当进程0创建进程1时，为进程1创建的task_struct和内核栈，以及首次分配的物理页表，位于物理内存的特定位置。由于内核使用get_free_page()函数获取内存，且内核的物理地址和线性地址是一致的，这些资源实际都属于内核的线性地址空间。代码中的setup_paging函数表明了这一点，通过设置pag_dir映射来确定内核的虚拟内存区域。 第二个问题涉及进程和内存页表的关系。随着操作系统中有多个进程运行，如果内核为进程4和进程5创建了新的页表，这些页表会位于各自进程的私有地址空间，由各自的进程上下文管理和映射。图示中应显示这两个页表与物理地址空间的映射，即每个进程都有自己独立的线性地址范围，内核页表通常位于0x00000000~0xFFFFFFFF，而进程的页表映射则在进程的虚拟地址空间的特定区域。 第三个思考题聚焦于进程创建和初始化的细节。当进程0使用fork()创建进程1时，实际上发生了两次调用，一次是为初始进程（通常是init进程）调用，另一次是为新创建的进程调用。虽然表面上看似异常，但这是因为内核设计中，第一次调用实际上是为新进程创建了一个副本，然后通过链表或指针连接到进程列表，而第二次调用才真正启动进程。这并不是通过传统的goto或循环结构实现的，而是通过系统的间接调用机制和内核数据结构的管理。 最后一个题目涉及到copy_process函数，这是一个关键的系统调用，用于复制进程。其参数包括了目标进程的地址指针（longeip）、参数计数（longc）等，这些参数用于初始化新进程的上下文，如代码段和堆栈。该函数的执行标志着新进程的完整复制，包括程序计数器、堆栈和全局变量的值。 这些思考题考察了操作系统中进程管理、内存管理、进程创建以及系统调用等核心概念，要求学生深入理解操作系统内核的运作机制以及它们如何协同工作。