Опишите жизненный цикл процесса в ОС и как Go взаимодействует с процессами.

Это фундаментальный вопрос для бэкенд-разработчика, так как серверные приложения постоянно взаимодействуют с ОС.

Жизненный цикл процесса в ОС

Процесс — это экземпляр выполняемой программы. Он проходит через несколько состояний:

1. New (Создание): Процесс создаётся, но ещё не готов к выполнению. ОС выделяет для него необходимые структуры данных.
2. Ready (Готовность): Процесс готов к выполнению и ожидает, когда планировщик ОС выделит ему процессорное время.
3. Running (Выполнение): Инструкции процесса выполняются на CPU.
4. Waiting/Blocked (Ожидание/Блокировка): Процесс не может продолжать выполнение, так как ожидает какое-либо событие (например, завершение операции ввода-вывода, освобождение ресурса).
5. Terminated (Завершение): Процесс завершил своё выполнение (успешно или с ошибкой) и ОС освобождает выделенные под него ресурсы.

Переключение между процессами в состоянии Running называется переключением контекста. Это дорогостоящая операция, так как требует сохранения состояния текущего процесса (регистры, счётчик команд) и загрузки состояния нового.

Взаимодействие Go с процессами

В Go для работы с внешними процессами используется пакет os/exec. Он предоставляет высокоуровневый интерфейс для системных вызовов, таких как fork и exec в Unix-подобных системах.

Основные шаги:

1. Создание команды: exec.Command() подготавливает структуру для запуска внешнего процесса, но не запускает его.
2. Запуск и ожидание:
   • cmd.Run(): Запускает команду и ждёт её завершения. Блокирующая операция.
   • cmd.Start(): Запускает команду и немедленно возвращает управление. Неблокирующая операция. Для ожидания завершения нужно вызвать cmd.Wait().
   • cmd.Output() / cmd.CombinedOutput(): Запускают команду, ждут завершения и возвращают её стандартный вывод (stdout) или stdout+stderr.

Пример:

package main

import (
    "fmt"
    "os/exec"
)

func main() {
    // 1. Подготовка команды `ls -la`
    cmd := exec.Command("ls", "-la")

    // 2. Запуск, ожидание и получение вывода
    output, err := cmd.Output()
    if err != nil {
        // Если команда вернула ненулевой код выхода,
        // ошибка будет типа *exec.ExitError
        fmt.Println("Ошибка выполнения команды:", err)
        return
    }

    // 3. Печать результата
    fmt.Println("Результат выполнения команды ls -la:")
    fmt.Println(string(output))
}

Таким образом, Go позволяет легко управлять дочерними процессами, запуская их, управляя их потоками ввода-вывода и получая результат их работы.