Как происходит создание и завершение процесса в среде windows

Обновлено: 05.07.2024

Работа операционной системы Windows основана на работе процессов. В этой статье разберём что такое Windows процессы, их свойства, состояния и другое.

Процессы

Процесс стоит воспринимать как контейнер с набором ресурсов для выполнения программы. То есть запускаем мы программу, для неё выделяется часть ресурсов компьютера и эта программа работает с этими ресурсами.

Процессы нужны операционной системе для многозадачности, так как программы работают в своих процессах и не мешают друг другу, при этом по очереди обрабатываются процессором.

Windows процессы состоят из следующего:

Закрытое виртуальное адресное пространство, то есть выделенная для процесса часть оперативной памяти, которая называется виртуальной.
Исполняемая программа выполняя свой код, помещает его в виртуальную память.
Список открытых дескрипторов. Процесс может открывать или создавать объекты, например файлы или другие процессы. Эти объекты нумеруются, и их номера называют дескрипторами. Ссылаться на объект по дескриптору быстрее, чем по имени.
Контекст безопасности. Сюда входит пользователь процесса, группа, привилегии, сеанс и другое.
Идентификатор процесса, то есть его уникальный номер.
Программный поток (как минимум один или несколько). Чтобы процесс хоть что-то делал, в нем должен существовать программный поток. Если потока нет, значит что-то пошло не так, возможно процесс не смог корректно завершиться, или стартовать.

У процессов есть еще очень много свойств которые вы можете посмотреть в “Диспетчере задач” или “Process Explorer“.

Процесс может быть в различных состояниях:

В Windows существуют процессы трёх типов:

Приложения. Процессы запущенных приложений. У таких приложений есть окно на рабочем столе, которое вы можете свернуть, развернуть или закрыть.
Фоновые процессы. Такие процессы работают в фоне и не имеют окна. Некоторые процессы приложений становятся фоновыми, когда вы сворачиваете их в трей.
Процессы Windows. Процессы самой операционной системы, например “Диспетчер печати” или “Проводник”.

Дерево процессов

В Windows процессы знают только своих родителей, а более древних предков не знают.

Например у нас есть такое дерево процессов:

Если мы завершим дерево процессов “Процесс_1“, то завершатся все процессы. Потому что “Процесс_1” знает про “Процесс_2“, а “Процесс_2” знает про “Процесс_3“.

Если мы вначале завершим “Процесс_2“, а затем завершаем дерево процессов “Процесс_1“, то завершится только “Процесс_1“, так как между “Процесс_1” и “Процесс_3” не останется связи.

Например, запустите командную строку и выполните команду title parrent чтобы изменить заголовок окна и start cmd чтобы запустить второе окно командной строки:

Измените заголовок второго окна на child и из него запустите программу paint:

В окне командной строке child введите команду exit, окно закроется а paint продолжит работать:

После этого на рабочем столе останутся два приложения, командная строка parrent и paint. При этом parrent будет являться как бы дедом для paint.

Запустите “Диспетчер задач”, на вкладке “Процессы” найдите процесс “Обработчик команд Windows”, разверните список и найдите “parrent“. Затем нажмите на нём правой копкой мыши и выберите “Подробно”:

Вы переключитесь на вкладку “Подробно” с выделенным процессом “cmd.exe“. Нажмите правой кнопкой по этому процессу и выберите «Завершить дерево процессов»:

Окно командной строки Parrent завершится а Paint останется работать. Так мы убедились что связи между первым процессом и его внуком нет, если у внука нет непосредственного родителя.

Потоки

На центральном процессоре обрабатываются не сами процессы, а программные потоки. Каждый поток, это код загруженный программой. Программа может работать в одном потоке или создавать несколько. Если программа работает в несколько потоков, то она может выполняться на разных ядрах процессора. Посмотреть на потоки можно с помощью программы Process Explorer.

два стека: для режима ядра и для пользовательского режима;
локальную памятью потока (TLS, Thread-Local Storage);
уникальный идентификатор потока (TID, Thread ID).

Приложение может создать дополнительный поток, например, когда у приложения есть графический интерфейс, который работает в одном потоке и ожидает от пользователя ввода каких-то данных, а второй поток в это время занимается обработкой других данных.

Изучение активности потока важно, если вам нужно разобраться, почему тот или иной процесс перестал реагировать, а в процессе выполняется большое число потоков. Потоков может быть много в следующих процессах:

Волокна и планирование пользовательского режима

Потоки выполняются на центральном процессоре, а за их переключение отвечает планировщик ядра. В связи с тем что такое переключение это затратная операция. В Windows придумали два механизма для сокращения таких затрат: волокна (fibers) и планирование пользовательского режима (UMS, User Mode Scheduling).

Во-первых, поток с помощью специальной функции может превратится в волокно, затем это волокно может породить другие волокна, таким образом образуется группа волокон. Волокна не видимы для ядра и не обращаются к планировщику. Вместо этого они сами договариваются в какой последовательности они будут обращаться к процессору. Но волокна плохо реализованы в Windows, большинство библиотек ничего не знает о существовании волокон. Поэтому волокна могут обрабатываться как потоки и начнутся различные сбои в программе если она использует такие библиотеки.

Потоки UMS (User Mode Scheduling), доступные только в 64-разрядных версиях Windows, предоставляют все основные преимущества волокон при минимуме их недостатков. Потоки UMS обладают собственным состоянием ядра, поэтому они «видимы» для ядра, что позволяет нескольким потокам UMS совместно использовать процессор и конкурировать за него. Работает это следующим образом:

Когда двум и более потокам UMS требуется выполнить работу в пользовательском режиме, они сами могут периодически уступать управление другому потоку в пользовательском режиме, не обращаясь к планировщику. Ядро при этом думает что продолжает работать один поток.
Когда потоку UMS все таки нужно обратиться к ядру, он переключается на специально выделенный поток режима ядра.

Задания

Задания Windows (Job) позволяют объединить несколько процессов в одну группу. Затем можно этой группой управлять:

устанавливать лимиты (на память или процессорное время) для группы процессов входящих в задание;
останавливать, приостанавливать, запускать такую группу процессов.

Посмотреть на задания можно с помощью Process Explorer.

Диспетчер задач

Чаще всего для получения информации о процессе мы используем «Диспетчер задач». Запустить его можно разными способами:

комбинацией клавиш Ctrl+Shift+Esc;
щелчком правой кнопкой мыши на панели задач и выборе «Диспетчер задач»;
нажатием клавиш Ctrl+Alt+Del и выборе «Диспетчер задач»;
запуском исполняемого файла C:\Windows\system32\Taskmgr.exe.

При первом запуске диспетчера задач он запускается в кратком режиме, при этом видны только процессы имеющие видимое окно. При нажатие на кнопку «Подробнее» откроется полный режим:

В полном режиме на вкладке «Процессы» виден список процессов и информация по ним. Чтобы получить больше информации можно нажать правой кнопкой мышки на заголовке и добавить столбцы:

Чтобы получить еще больше информации можно нажать правой кнопкой мышки на процессе и выбрать «Подробно». При этом вы переключитесь на вкладку «Подробности» и этот процесс выделится.

На вкладке «Подробности» можно получить ещё больше информации о процессе. А также здесь также можно добавить колонки с дополнительной информацией, для этого нужно щелкнуть правой кнопкой мыши по заголовку и нажать «Выбрать столбцы»:

Process Explorer

Установка и подготовка к работе

Более подробную информацию о процессах и потоках можно получить с помощью программы Process Explorer из пакета Sysinternals. Его нужно скачать и запустить.

Некоторые возможности Process Explorer:

информация по правам процесса: кто владелец процесса, у кого есть доступ к нему;
выделение разными цветами процессов и потоков, для удобного восприятия информации:
- процессы служб – розовый;
- ваши собственные процессы – синий;
- новые процессы – зелёный;
- завершенные процессы – красный;
- число дескрипторов у процесса;
- активность потоков в процессе;
- подробную информация о распределении памяти.
Запустите Process Explorer:

Для начала скачиваем установщик «Пакет SDK для Windows 10».

Устанавливать все не нужно, достаточно при установки выбрать “Debugging Tools for Windows“:

Для настройки символических имен перейдите в меню Options / Configure / Symbols. Введите путь к библиотеке Dbghelp.dll, которая находится внутри установленного «Пакета SDK для Windows 10» по умолчанию:
- C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Debuggers\x64\Dbghelp.dll.
И путь к серверу символической информации:

Некоторые основные настройки Process Explorer:
- Смена цветового выделения – Options / Configure Colors.
- Выбор колонок с информацией о процессах – View / Select Columns.
- Сортировка процессов – нужно щелкнуть на заголовке столбца Process, при первом щелчке сортировка будет в алфавитном порядке, при втором в обратном порядке, при третьем вернется в вид дерева.
- Просмотр только своих процессов – View / снять галочку Show Processes from All Users.
- Настройка времени выделения только что запущенных процессов и завершённых – Options / Difference Highlight Duration / введите количество секунд.
- Чтобы исследователь процесс подробнее можно дважды щелкнуть на нем и посмотреть информацию на различных вкладках.
- Открыть нижнюю панель для просмотра открытых дескрипторов или библиотек – Vies / Show Lower Panel.
Потоки в Process Explorer

Потоки отдельного процесса можно увидеть в программе Process Explorer. Для этого нужно дважды кликнуть по процессу и в открывшемся окне перейти на вкладку «Threads»:

В колонках видна информация по каждому потоку:
- TID — идентификатор потока.
- CPU — загрузка процессора.
- Cycles Delta — общее количество циклов процессора, которое этот процесс использовал с момента последнего обновления работы Process Explorer. Скорость обновления программы можно настроить, указав например 5 минут.
- Suspend Count — количество приостановок потока.
- Service — название службы.
- Start Address — начальный адрес процедуры, который начинает выполнение нового потока. Выводится в формате:«модуль!функция».
При выделении потока, снизу показана следующую информация:
- Идентификатор потока.
- Время начала работы потока.
- Состояние потока.
- Время выполнения в режиме ядра и в пользовательском режиме.
- Счетчик переключения контекста для центрального процессора.
- Количество циклов процессора.
- Базовый приоритет.
- Динамический приоритет (текущий).
- Приоритет ввода / вывода.
- Приоритет памяти.
- Идеальный процессор (предпочтительный процессор).
Есть также кнопки:

Задания в Process Explorer

Process Explorer может выделить процессы, управляемые заданиями. Чтобы включить такое выделение откройте меню «Options» и выберите команду «Configure Colors», далее поставьте галочку «Jobs»:

Более того, страницы свойств таких процессов содержат дополнительную вкладку Job с информацией о самом объекте задания. Например приложение Skype работает со своими процессами как за заданием:

Запустите командную строку и введите команду:

Таким образом вы запустите еще одну командную строку от имени этого пользователя. Служба Windows, которая выполняет команды runas, создает безымянное задание, чтобы во время выхода из системы завершить процессы из задания.

В новой командной строке запустите блокнот:

Далее запускаем Process Explorer и находим такое дерево процессов:

Как видим, процесс cmd и notepad это процессы связанные с каким-то заданием. Если дважды кликнуть по любому из этих процессов и перейти на вкладку Job, то мы увидим следующее:

Одной из важнейших функций Windows, обеспечивающих управление процессами, является функция CreateProcess, которая создает новый процесс с единственным потоком. При вызове этой функции требуется указать имя файла исполняемой программы.

Обычно принято говорить о процессах-предках, или родительских процессах (parent processes), и процессах-потомках, или дочерних процессах (child processes), однако между процессами Windows эти отношения фактически не поддерживаются. Использование данной терминология является просто удобным способом выражения того факта, что один процесс порождается другим.

Гибкие и мощные возможности функции CreateProcess обеспечиваются ее десятью параметрами. На первых порах для упрощения работы целесообразно использовать значения параметров, заданные по умолчанию. Точно так же, как и в случае функции CreateFile, имеет смысл подробно рассмотреть каждый из параметров функции CreateProcess. Благодаря этому изучить другие аналогичные функции вам будет гораздо легче.

Прежде всего, заметьте, что возвращаемое значение функции не является дескриптором типа HANDLE; вместо этого функция возвращает два отдельных дескриптора, по одному для процесса и потока, передавая их в структуре, которая указывается при вызове функции. Эти дескрипторы относятся к создаваемому функцией CreateProcess новому процессу и его основного (primary) потока. Во избежание утечки ресурсов в процессе работы с примерами программ тщательно следите за своевременным закрытием обоих дескрипторов, когда они вам больше не нужны; забывчивость в отношении закрытия дескрипторов потоков является одной из самых распространенных ошибок. Закрытие дескриптора потока не приводит к прекращению ее выполнения; функция CloseHandle лишь удаляет ссылку на поток внутри процесса, вызвавшего функцию CreateProcess.

BOOL CreateProcess(lpApplicationName, LPTSTR lpCommandLine, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaProcess, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaThread, BOOL bInheritHandles, DWORD dwCreationFlags, LPVOID lpEnvironment, LPCTSTR lpCurDir, LPSTARTUPINFO lpStartupInfo, LPPROCESS_INFORMATION lpProcInfo)

Возвращаемое значение: в случае успешного создания процесса и потока — TRUE, иначе — FALSE.

Некоторые параметры потребуют дальнейшего подробного обсуждения в следующих разделах, тогда как смысл многих других станет для вас более понятным при рассмотрении примеров программ.

lpApplicationName и lpCommandLine (последний указатель имеет тип LPTSTR, а не LPCTSTR) — используются вместе для указания исполняемой программы и аргументов командной строки, о чем говорится в следующем разделе.

lpsaProcess и lpsaThread — указатели на структуры атрибутов защиты процесса и потока. Значениям NULL соответствует использование атрибутов защиты, заданных по умолчанию, и именно эти значения будут использоваться нами вплоть до главы 15, посвященной рассмотрению средств безопасности Windows.

bInheritHandles — показывает, наследует ли новый процесс наследуемые открытые дескрипторы (файлов, отображений файлов и так далее) из вызывающего процесса. Наследуемые дескрипторы имеют те же атрибуты, что и исходные, и их обсуждение будет продолжено в одном из следующих разделов.

dwCreationFlags — может объединять в себе несколько флаговых значений, включая следующие:

• CREATE_SUSPENDED — указывает на то, что основной поток будет создан в приостановленном состоянии и начнет выполняться лишь после вызова функция ResumeThread.

• DETACHED_PROCESS и CREATE_NEW_CONSOLE — взаимоисключающие значения, которые не должны устанавливаться оба одновременно. Первый флаг означает создание нового процесса, у которого консоль отсутствует, а второй — процесса, у которого имеется собственная консоль. Если ни один из этих флагов не указан, то новый процесс наследует консоль родительского процесса.

• Create_New_Process_Group — указывает на то, что создаваемый процесс является корневым для новой группы процессов. Если все процессы, принадлежащие данной группе, разделяют общую консоль, то все они будут получать управляющие сигналы консоли (Ctrl-C или Ctrl-break). Обработчики управляющих сигналов консоли описывались в главе 4, а их применение было продемонстрировано в программе 4.5. Упомянутые группы процессов в некотором отношении аналогичны группам процессов UNIX и рассматриваются далее в этой главе.

Некоторые из флагов управляют приоритетами потоков нового процесса. О возможных значениях этих флагов более подробно говорится в главе 7. Пока же нам будет достаточно использовать приоритет родительского процесса (этот режим устанавливается по умолчанию) или указывать значение NORMAL_PRIORITY_CLASS.

lpEnvironment — указывает на блок параметров настройки окружения нового процесса. Если задано значение NULL, то новый процесс будет использовать значения параметров окружения родительского процесса. Блок параметров содержит строки, в которых заданы пары "имя-значение", определяющие, например, пути доступа к файлам.

lpCurDir — указатель на строку, содержащую путь к текущему каталогу нового процесса. Если задано значение NULL, то в качестве текущего каталога будет использоваться рабочий каталог родительского процесса.

lpProInfо — указатель на структуру, в которую будут помещены возвращаемые функцией значения дескрипторов и глобальных идентификаторов процесса и потока. Структура PROCESS_INFORMATION, о которой идет речь, имеет следующий вид:

typedef struct PROCESS_INFORMATION
Зачем процессам и потокам нужны еще и дескрипторы, если они снабжаются глобальными идентификаторами (ID)? Глобальные идентификаторы остаются уникальными для данного объекта на протяжении всего времени его существования и во всех процессах, тогда дескрипторов процесса может быть несколько и каждый из которых может характеризоваться собственным набором атрибутов, например определенными разрешениями доступа. В силу указанных причин одним функциям управления процессами требуется предоставлять идентификаторы процессов, а другим — дескрипторы. Кроме того, необходимость в дескрипторах процессов возникает при использовании универсальных функций, которые требуют указания дескрипторов. В качестве примера можно привести функции ожидания, обсуждаемые далее в этой главе, которые обеспечивают отслеживание переходов объектов различного типа, в том числе и процессов, указываемых с помощью дескрипторов, в определенные состояния. Точно так же, как и дескрипторы файлов, дескрипторы процессов и потоков должны закрываться сразу же после того, как необходимость в них отпала.

Примечание

Новый процесс получает информацию об окружении, рабочем каталоге и иную информацию в результате вызова функции CreateProcess. По завершении этого вызова любые изменения характеристик родительского процесса никак не отразятся на дочернем процессе. Так, после вызова функции CreateProcess рабочий каталог родительского процесса может измениться, но на дочерний процесс это не окажет никакого влияния, если только он сам не сменит рабочий каталог. Оба процесса полностью независимы друг от друга.

Модели процесса в UNIX и Windows значительно отличаются друг от друга. Прежде всего, в Windows отсутствует эквивалент UNIX-функции fork, создающей копию родительского процесса, включая его пространство данных, кучу и стек. В Windows трудно добиться точной эмуляции fork, но как ни расценивать последствия этого ограничения, остается фактом, что проблемы с использованием функции fork существуют и в многопоточных системах UNIX, поскольку любые попытки создания точной реплики многопоточной системы с копиями всех потоков и объектов синхронизации, особенно в случае SMP-систем, приводят к возникновению множества трудностей. Поэтому в действительности функция fork вообще плохо подходит для многопоточных систем.

В то же время, функция CreateProcess аналогична обычной для UNIX цепочке последовательных вызовов функций fork и execl (или одной из пяти остальных функций exec). В отличие от Windows пути доступа в UNIX определяются исключительно переменной среды PATH.

Как ранее уже отмечалось, отношения "предок-потомок" между процессами в Windows не поддерживаются. Так, выполнение дочернего процесса будет продолжаться даже после того, как завершится родительский процесс. Кроме того, в Windows отсутствуют группы процессов. Существует, однако, ограниченная форма группы процессов, в которой все процессы получают управляющие события консоли.

Процессы Windows идентифицируются как дескрипторами, так и идентификаторами процессов, тогда как в UNIX дескрипторы процессов отсутствуют.

9.1.1. Создание процесса: fork()

Создание процесса

Создание процесса Одной из важнейших функций Windows, обеспечивающих управление процессами, является функция CreateProcess, которая создает новый процесс с единственным потоком. При вызове этой функции требуется указать имя файла исполняемой программы.Обычно принято говорить о

Создание нового процесса

Создание нового процесса В операционной системе Unix создание процессов происходит уникальным образом. В большинстве операционных систем для создания процессов используется метод порождения процессов (spawn). При этом создается новый процесс в новом адресном пространстве,

Создание нового процесса

Создание нового процесса Созданию процессов (имеется в виду создание процесса из программного кода) посвящено столько описаний 4, что детальное рассмотрение этого вопроса было бы лишь пересказом. Поэтому мы ограничимся только беглым перечислением этих возможностей,

Внутри процесса ILE

Внутри процесса ILE В этом разделе мы заглянем внутрь процесса ILE. Структура процесса ILE сложна, и, подобно многим другим затронутым нами темам, ее описание насыщено таким количеством имен, сокращений и терминов, что может загнать в угол любого специалиста по компьютерам. И

Атрибуты процесса

Атрибуты процесса Процесс в UNIX имеет несколько атрибутов, позволяющих операционной системе эффективно управлять его работой, важнейшие из которых рассмотрены

Идентификаторы процесса

Идентификаторы процесса Вы уже знаете, что каждый процесс характеризуется набором атрибутов и идентификаторов, позволяющих системе управлять его работой. Важнейшими из них являются идентификатор процесса PID и идентификатор родительского процесса PPID. PID является именем

Создание процесса

Создание процесса Как уже обсуждалось, в UNIX проведена четкая грань между программой и процессом. Каждый процесс в конкретный момент времени выполняет инструкции некоторой программы, которая может быть одной и той же для нескольких процессов.[39] Примером может служить

Создание, завершение и просмотр учетной записи процесса

Создание, завершение и просмотр учетной записи процесса К другим основным возможностям инструментария управления WMI относятся возможности работы с процессами, запущенными на удаленном или локальном компьютере. При этом инструментарий предоставляет возможности не

7.3.2. Концепции, касающиеся основных средств производственного процесса организации Основные средства производственного процесса организации (ППО)

7.3.2. Концепции, касающиеся основных средств производственного процесса организации Основные средства производственного процесса организации (ППО) Организация устанавливает и сопровождает набор основных средств производственного процесса, как показано на рис. 4.1. К

3.1.3. Уничтожение процесса

3.1.3. Уничтожение процесса Для уничтожения процесса предназначена команда kill. Ей достаточно указать идентификатор требуемого процесса.Команда kill посылает процессу сигнал SIGTERM, являющийся запросом на завершение.[10] По умолчанию, если в программе отсутствует обработчик

3.4. Завершение процесса

3.4. Завершение процесса Обычно процесс завершается одним из двух способов: либо выполняющаяся программа вызывает функцию exit(), либо функция main() заканчивается. У каждого процесса есть код завершения — число, возвращаемое родительскому процессу. Этот код передается в

Работа операционной системы Windows основана на работе процессов. В этой статье разберём что такое Windows процессы, их свойства, состояния и другое.

Процессы

Процесс стоит воспринимать как контейнер с набором ресурсов для выполнения программы. То есть запускаем мы программу, для неё выделяется часть ресурсов компьютера и эта программа работает с этими ресурсами.

Процессы нужны операционной системе для многозадачности, так как программы работают в своих процессах и не мешают друг другу, при этом по очереди обрабатываются процессором.

Windows процессы состоят из следующего:
- Закрытое виртуальное адресное пространство, то есть выделенная для процесса часть оперативной памяти, которая называется виртуальной.
- Исполняемая программа выполняя свой код, помещает его в виртуальную память.
- Список открытых дескрипторов. Процесс может открывать или создавать объекты, например файлы или другие процессы. Эти объекты нумеруются, и их номера называют дескрипторами. Ссылаться на объект по дескриптору быстрее, чем по имени.
- Контекст безопасности. Сюда входит пользователь процесса, группа, привилегии, сеанс и другое.
- Идентификатор процесса, то есть его уникальный номер.
- Программный поток (как минимум один или несколько). Чтобы процесс хоть что-то делал, в нем должен существовать программный поток. Если потока нет, значит что-то пошло не так, возможно процесс не смог корректно завершиться, или стартовать.
У процессов есть еще очень много свойств которые вы можете посмотреть в “Диспетчере задач” или “Process Explorer“.

Процесс может быть в различных состояниях:

В Windows существуют процессы трёх типов:
- Приложения. Процессы запущенных приложений. У таких приложений есть окно на рабочем столе, которое вы можете свернуть, развернуть или закрыть.
- Фоновые процессы. Такие процессы работают в фоне и не имеют окна. Некоторые процессы приложений становятся фоновыми, когда вы сворачиваете их в трей.
- Процессы Windows. Процессы самой операционной системы, например “Диспетчер печати” или “Проводник”.
Дерево процессов

В Windows процессы знают только своих родителей, а более древних предков не знают.

Например у нас есть такое дерево процессов:

Если мы завершим дерево процессов “Процесс_1“, то завершатся все процессы. Потому что “Процесс_1” знает про “Процесс_2“, а “Процесс_2” знает про “Процесс_3“.

Если мы вначале завершим “Процесс_2“, а затем завершаем дерево процессов “Процесс_1“, то завершится только “Процесс_1“, так как между “Процесс_1” и “Процесс_3” не останется связи.

Например, запустите командную строку и выполните команду title parrent чтобы изменить заголовок окна и start cmd чтобы запустить второе окно командной строки:

Измените заголовок второго окна на child и из него запустите программу paint:

В окне командной строке child введите команду exit, окно закроется а paint продолжит работать:

После этого на рабочем столе останутся два приложения, командная строка parrent и paint. При этом parrent будет являться как бы дедом для paint.

Запустите “Диспетчер задач”, на вкладке “Процессы” найдите процесс “Обработчик команд Windows”, разверните список и найдите “parrent“. Затем нажмите на нём правой копкой мыши и выберите “Подробно”:

Вы переключитесь на вкладку “Подробно” с выделенным процессом “cmd.exe“. Нажмите правой кнопкой по этому процессу и выберите «Завершить дерево процессов»:

Окно командной строки Parrent завершится а Paint останется работать. Так мы убедились что связи между первым процессом и его внуком нет, если у внука нет непосредственного родителя.

Потоки

На центральном процессоре обрабатываются не сами процессы, а программные потоки. Каждый поток, это код загруженный программой. Программа может работать в одном потоке или создавать несколько. Если программа работает в несколько потоков, то она может выполняться на разных ядрах процессора. Посмотреть на потоки можно с помощью программы Process Explorer.
- два стека: для режима ядра и для пользовательского режима;
- локальную памятью потока (TLS, Thread-Local Storage);
- уникальный идентификатор потока (TID, Thread ID).
Приложение может создать дополнительный поток, например, когда у приложения есть графический интерфейс, который работает в одном потоке и ожидает от пользователя ввода каких-то данных, а второй поток в это время занимается обработкой других данных.

Изучение активности потока важно, если вам нужно разобраться, почему тот или иной процесс перестал реагировать, а в процессе выполняется большое число потоков. Потоков может быть много в следующих процессах:

Волокна и планирование пользовательского режима

Потоки выполняются на центральном процессоре, а за их переключение отвечает планировщик ядра. В связи с тем что такое переключение это затратная операция. В Windows придумали два механизма для сокращения таких затрат: волокна (fibers) и планирование пользовательского режима (UMS, User Mode Scheduling).

Во-первых, поток с помощью специальной функции может превратится в волокно, затем это волокно может породить другие волокна, таким образом образуется группа волокон. Волокна не видимы для ядра и не обращаются к планировщику. Вместо этого они сами договариваются в какой последовательности они будут обращаться к процессору. Но волокна плохо реализованы в Windows, большинство библиотек ничего не знает о существовании волокон. Поэтому волокна могут обрабатываться как потоки и начнутся различные сбои в программе если она использует такие библиотеки.

Потоки UMS (User Mode Scheduling), доступные только в 64-разрядных версиях Windows, предоставляют все основные преимущества волокон при минимуме их недостатков. Потоки UMS обладают собственным состоянием ядра, поэтому они «видимы» для ядра, что позволяет нескольким потокам UMS совместно использовать процессор и конкурировать за него. Работает это следующим образом:
- Когда двум и более потокам UMS требуется выполнить работу в пользовательском режиме, они сами могут периодически уступать управление другому потоку в пользовательском режиме, не обращаясь к планировщику. Ядро при этом думает что продолжает работать один поток.
- Когда потоку UMS все таки нужно обратиться к ядру, он переключается на специально выделенный поток режима ядра.
Задания

Задания Windows (Job) позволяют объединить несколько процессов в одну группу. Затем можно этой группой управлять:
- устанавливать лимиты (на память или процессорное время) для группы процессов входящих в задание;
- останавливать, приостанавливать, запускать такую группу процессов.
Посмотреть на задания можно с помощью Process Explorer.

Диспетчер задач

Чаще всего для получения информации о процессе мы используем «Диспетчер задач». Запустить его можно разными способами:
- комбинацией клавиш Ctrl+Shift+Esc;
- щелчком правой кнопкой мыши на панели задач и выборе «Диспетчер задач»;
- нажатием клавиш Ctrl+Alt+Del и выборе «Диспетчер задач»;
- запуском исполняемого файла C:\Windows\system32\Taskmgr.exe.
При первом запуске диспетчера задач он запускается в кратком режиме, при этом видны только процессы имеющие видимое окно. При нажатие на кнопку «Подробнее» откроется полный режим:

В полном режиме на вкладке «Процессы» виден список процессов и информация по ним. Чтобы получить больше информации можно нажать правой кнопкой мышки на заголовке и добавить столбцы:

Чтобы получить еще больше информации можно нажать правой кнопкой мышки на процессе и выбрать «Подробно». При этом вы переключитесь на вкладку «Подробности» и этот процесс выделится.

На вкладке «Подробности» можно получить ещё больше информации о процессе. А также здесь также можно добавить колонки с дополнительной информацией, для этого нужно щелкнуть правой кнопкой мыши по заголовку и нажать «Выбрать столбцы»:

Process Explorer

Установка и подготовка к работе

Более подробную информацию о процессах и потоках можно получить с помощью программы Process Explorer из пакета Sysinternals. Его нужно скачать и запустить.

Некоторые возможности Process Explorer:
- информация по правам процесса: кто владелец процесса, у кого есть доступ к нему;
- выделение разными цветами процессов и потоков, для удобного восприятия информации:
  - процессы служб – розовый;
  - ваши собственные процессы – синий;
  - новые процессы – зелёный;
  - завершенные процессы – красный;
  - число дескрипторов у процесса;
  - активность потоков в процессе;
  - подробную информация о распределении памяти.
  Запустите Process Explorer:
  
  Для начала скачиваем установщик «Пакет SDK для Windows 10».
  
  Устанавливать все не нужно, достаточно при установки выбрать “Debugging Tools for Windows“:
  
  Для настройки символических имен перейдите в меню Options / Configure / Symbols. Введите путь к библиотеке Dbghelp.dll, которая находится внутри установленного «Пакета SDK для Windows 10» по умолчанию:
  - C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Debuggers\x64\Dbghelp.dll.
  И путь к серверу символической информации:
  
  Некоторые основные настройки Process Explorer:
  - Смена цветового выделения – Options / Configure Colors.
  - Выбор колонок с информацией о процессах – View / Select Columns.
  - Сортировка процессов – нужно щелкнуть на заголовке столбца Process, при первом щелчке сортировка будет в алфавитном порядке, при втором в обратном порядке, при третьем вернется в вид дерева.
  - Просмотр только своих процессов – View / снять галочку Show Processes from All Users.
  - Настройка времени выделения только что запущенных процессов и завершённых – Options / Difference Highlight Duration / введите количество секунд.
  - Чтобы исследователь процесс подробнее можно дважды щелкнуть на нем и посмотреть информацию на различных вкладках.
  - Открыть нижнюю панель для просмотра открытых дескрипторов или библиотек – Vies / Show Lower Panel.
  Потоки в Process Explorer
  
  Потоки отдельного процесса можно увидеть в программе Process Explorer. Для этого нужно дважды кликнуть по процессу и в открывшемся окне перейти на вкладку «Threads»:
  
  В колонках видна информация по каждому потоку:
  - TID — идентификатор потока.
  - CPU — загрузка процессора.
  - Cycles Delta — общее количество циклов процессора, которое этот процесс использовал с момента последнего обновления работы Process Explorer. Скорость обновления программы можно настроить, указав например 5 минут.
  - Suspend Count — количество приостановок потока.
  - Service — название службы.
  - Start Address — начальный адрес процедуры, который начинает выполнение нового потока. Выводится в формате:«модуль!функция».
  При выделении потока, снизу показана следующую информация:
  - Идентификатор потока.
  - Время начала работы потока.
  - Состояние потока.
  - Время выполнения в режиме ядра и в пользовательском режиме.
  - Счетчик переключения контекста для центрального процессора.
  - Количество циклов процессора.
  - Базовый приоритет.
  - Динамический приоритет (текущий).
  - Приоритет ввода / вывода.
  - Приоритет памяти.
  - Идеальный процессор (предпочтительный процессор).
  Есть также кнопки:
  
  Задания в Process Explorer
  
  Process Explorer может выделить процессы, управляемые заданиями. Чтобы включить такое выделение откройте меню «Options» и выберите команду «Configure Colors», далее поставьте галочку «Jobs»:
  
  Более того, страницы свойств таких процессов содержат дополнительную вкладку Job с информацией о самом объекте задания. Например приложение Skype работает со своими процессами как за заданием:
  
  Запустите командную строку и введите команду:
  
  Таким образом вы запустите еще одну командную строку от имени этого пользователя. Служба Windows, которая выполняет команды runas, создает безымянное задание, чтобы во время выхода из системы завершить процессы из задания.
  
  В новой командной строке запустите блокнот:
  
  Далее запускаем Process Explorer и находим такое дерево процессов:
  
  Как видим, процесс cmd и notepad это процессы связанные с каким-то заданием. Если дважды кликнуть по любому из этих процессов и перейти на вкладку Job, то мы увидим следующее:
  
  Самыми первыми создаются процессы в момент загрузки ОС.
  
  1) Загрузка системы
  
  При инициализации системы создаются несколько исходных процессов
  
  2) Текущий процесс порождает дочерний процесс.
  - Пример веб-сервер может порождать дочерний процесс для обработки нового запроса(это не есть хорошо, работает медленно);
  - В Unix процесс init отслеживает авторизации пользователя для того, чтобы запустить оболочку(новые процессы).
  3) Пользователь создает новый процесс
  
  Пользователь вызывает команду из текстовой оболочки или запускает новую программу из графической оболочки. Это создает новый процесс, родитель которого – оболочка ОС.
  
  Этапы создания процесса
  
  Чтобы создать процесс надо:
  1. Присвоить уникальный идентификатор новому процессу
  2. Выделить ему место в памяти (для программы, данных и стека) – физически в памяти выделяются некоторые страницы (создается образ процесса на диске)
  3. Инициализировать РСВ (блок управления процессом)
  4. Добавить процесс в очередь «готовых» к выполнению.
  Иерархия процессов ОС Unix
  
  в UNIX cтрогая иерархия между процессами: дочерний и родительский всегда взаимосвязаны.
  
  Идентификатор командной строки (оболочка пользователя Shell) является родительской для всех процессов, которые пользователь запускает из командной строки.
  
  Существует понятие Группа процессов – любой процесс может принадлежать какой – либо группе, посылаем сигнал группе и его выполняют все процессы в группе.
  
  Если пользователь посылает сигнал (напр. SIGKILL на завершение) группе процессов, то сигнал доставляется каждому процессу из группы. Это достаточно удобно для работы с группами процессов.
  
  Создание процесса ОС Unix
  
  Процессы создаются через две функции Fork() и exec()
  1. Начинается с Fork(), он создает точный клон вызывающего процесса, так называемый «дочерний» процесс
  2. Менеджер исполнения exec() заменяет образ процесса этого клона новой программой, которая должна быть выполнена.
  Так сложилось исторически и другого способа породить процесс нет, поэтому существует иерархия, как основа основ.
  
  После создания у родительского и дочернего процессов возникают собственные разные адресные пространства.
  
  Некоторые ресурсы могут быть общими (например открытые файлы).
  
  Поэтому системный вызов fork() возвращается дважды – один раз в родительский процесс, другой раз во вновь созданный.
  
  Рассмотрим ключевой механизм создание процесса в ОС Unix.
  
  Создание процесса ОС Unix ключевой механизм
  
  создание процесса ОС Unix
  
  После вызова Fork() создается почти такой же РСВ (блок управления процессом), только будет другой идентификатор у процесса, адресное пространство аналогичное.
  
  Идентификатор берется из таблицы(она есть у каждой ОС).
  
  Как создать новую программу, а не еще одну копию старой?
  
  Легко. Вначале fork(), потом exec().
  
  Еxec() не создает новый процесс, а заменяет данные текущего процесса новыми данными.
  
  У такой модели есть недостатки :
  
  -Folk() очень медленный, нужно создавать полную копию всего, а потом ее заменять.
  
  Решение было найдено в функциях vfolk() copy-on-write.
  
  В операционной системе Linux есть функции:
  
  Clone() – заменяет fork()/vfork()
  
  Clone() обладает дополнительными опциями. Exec() в Linex не является системным вызовом.
  
  Execve() – единственный вызов, аналогичный по функционалу exec().
  
  Создание процесса ОС Windows
  
  В ОС Windows процессы создаются через системный вызов NtCreatProcess() – данный вызов имеет множество параметров, многие из которых «по умолчанию».
  
  Процесс порождается непосредственно по желанию, он не должен быть обязательной копией текущего, поэтому не соблюдается родство.
  
  Хэндл процесса – существительное (дословно переводится «ручка»). Это сущность доступа к процессу – некоторое целое число, которое является индексом в определенной таблице и позволяет идентифицировать этот процесс – контроль доступа, права, наследование.
  
  Pid – это смещение (индекс) в таблице процессов.
  
  Иерархия процессов в ОС Windows
  
  Ее нет, все равны. Поэтому встает вопрос взаимодействия.
  
  Хэндл процесса – когда новый процесс создается родительским, то родитель получает хэндл дочернего процесса и таким образом может им управлять.
  
  Этот хендл может передаваться другим процессам, в отличии от Unix, где родительский процесс не может менять множество дочерних процессов.
  
  Хэндл процесса – идентификатор объекта процесса.
  
  Переключение между процессами (самый простой вариант)
  
  При необходимости переключиться на другой процесс ОС выполняет «переключение контекста».
  - Состояние старого процесса сохраняется в его PCB;
  - Состояние нового процесса восстанавливается в его PCB.
  Время на переключение контекста – накладные расходы ОС (чем меньше время, тем быстрее работает).
  
  Зависит от аппаратной реализации (т.е.от «железа компьютера», оптимизируется аппаратно).
  
  Чем вызваны переключения? События, вызывающие переключения контекста:
  - Прерывания
  - Исключения
  - Системные вызовы
  Процесс состоит как минимум из:
  
  1) Адресного пространства (набор инструкций –код программы, данные)
  
  2) Состояние потока выполнения
  Характеризуется состояние потока регистрами ЦП
  - Счетчик команд (регистр IP)
  - Указатель стека (SP)
  - Другие регистры ЦП
  3) Множество ресурсов ОС, которыми процесс владеет в данное время (открытые файлы, сетевые соединения) .
  
  Все это находится в одном понятии процесса. Но это не есть хорошо. Три несвязанных между собой процесса хорошо бы разделить на три области.
  
  Читайте также: