在多进程图像中发现并维护进程独立性

2023-10-02 19:39:32

多进程图像中的进程独立性问题

在多进程环境中，多个进程同时存在于内存中，这可能会导致前一个进程的地址空间中的内容被第二个进程更改。显然，这会带来严重的问题。为了解决这一问题，我们需要确保每个进程都有自己的独立地址空间，而不会受到其他进程的干扰。

DPL (Descriptor Privilege Level)的作用

为了实现进程的独立性，我们需要引入一个名为DPL（Descriptor Privilege Level）的概念。DPL是一个字段，它与每个段符相关联，用于定义该段的访问权限。当一个进程试图访问一个段时，其特权级别必须大于或等于该段的DPL，才能被允许访问。这个机制帮助我们确保进程只能访问属于自己的段，从而避免不同进程之间的冲突。

MMU (Memory Management Unit)的作用

除了DPL之外，还需要借助内存管理单元（MMU）来实现进程的隔离。MMU是一种硬件设备，它可以将逻辑地址转换为物理地址。当一个进程试图访问一个地址时，MMU会检查该地址是否属于该进程的地址空间。如果不属于，则MMU会引发一个异常，从而阻止该进程访问该地址。MMU与DPL协同工作，共同确保进程只能访问属于自己的地址空间。

实例：DPL和MMU如何实现进程独立性

让我们举一个具体的例子来说明DPL和MMU是如何实现进程独立性的。假设有两个进程A和B，它们共享一段内存。进程A具有较高的特权级别，而进程B具有较低的特权级别。如果进程A试图访问该段中的数据，则由于其特权级别高于段的DPL，所以会被允许访问。然而，如果进程B试图访问该段中的数据，则由于其特权级别低于段的DPL，所以会被MMU阻止。

代码示例：使用DPL和MMU实现进程独立性

我们也可以通过代码示例来说明DPL和MMU是如何实现进程独立性的。在以下代码示例中，我们使用DPL和MMU来实现两个进程共享一段内存，但只允许进程A访问该段中的数据。

// 设置段符
struct descriptor {
  // ...
  unsigned short DPL;
  // ...
};

// 创建段描述符
descriptor desc = {
  // ...
  DPL = 0, // 进程A的特权级别
  // ...
};

// 将段描述符加载到MMU中
// ...

// 进程A访问该段中的数据
// ...

// 进程B访问该段中的数据
// ...