操作系统与进程

操作系统与进程

操作系统知识：

• 作用：

  1. 控制软硬资源
  2. 调度进程，使进程有序

• 多道技术

  1. 产生背景

     针对单核，实现宏观上并发

  2. 什么是多道？

     内存中存放多个程序

  3. 宏观/微观

     1. 宏观上并行：多个程序在同时运行
     2. 微观上串行：实际上多道程序轮流使用cpu

  4. 时空上的复用

     1. 时间上复用：切换+保存状态

        遇到io操作切换、占用cpu时间长切换

        切换时保存状态，下次运行时接着上次的状态继续运行

     2. 空间上复用：

        内存中同时存放多个程序

        使用同一套硬件资源

进程知识：

• 什么是进程？

  1. 是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础，进程是线程的容器

  2. 狭义、广义：

     狭义定义：是正在运行的程序的实例（an instance of a computer program that is being executed）

     广义定义：是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动

  3. 理论角度、实现角度

     理论角度：是对正在运行的程序过程的一种抽象

     实现角度：是一种数据结构，刻画动态系统内部规律

  4. 进程的本质

     本质是程序在多道程序系统中一次执行过程。

• 进程特征？

  1. 动态性：动态创建动态消亡
  2. 并发性：可同其他进程一起并发执行
  3. 独立性：是一个能独立运行的基本单位
  4. 异步性：进程按各自独立的速度往前执行。
  5. 结构特征：数据、程序、进程控制块三部分组成。

• 进程与程序的区别

  程序：数据和指令的集合，静态，永久，作为文件资料长期存在

  进程：程序在处理机上的一次执行过程，动态，短暂，有一定生命周期

  注意：同个程序运行两次，就会产生两个进程。

• 进程的调度算法

  1. 先来先服务（FCFS）：有利于长作业（进程），不利于短作业（进程）
  2. 短作业优先：短进程优先调度，不利于长作业
  3. 时间片轮转：将cup处理时间分成固定大小时间片，进程用完时间片时还没执行完，就排到末尾等待下一次调度。
  4. 多级反馈队列：设置多个队列，赋予不同优先级。
     1. 新进程进入内存，放入第一队列，按FCFS调度。
     2. 不能在分配的时间片内完成，降入第二队列，继续按FCFS调度。
     3. 依次降级时，按时间片轮转运行。

• 进程调度：时间片轮转法+多级反馈队列

• 进程的并发与并行

  并发：看起来像同时运行

  并行：真正意义上的同时运行

  单核计算机不能实现并行，但可以实现并发。

• 进程的三种状态

  就绪：进程分配到处cpu之外的所有资源

  运行：进程获得处理机。执行完一个时间片进程还未运行完，变成就绪态。

  阻塞：等待某个事件发生，放弃处理机。I/O操作，等待信号，申请缓冲区等。

• 同步、异步、阻塞、非阻塞

  同步、异步: 针对任务的提交方式

  ​ 同步：一个任务依赖另一个任务，只有等待被依赖的任务完成，该任务才能算完成，可靠。

  ​ 异步：不需要等待被依赖的任务完成，任务也可以完成，不可靠。

  阻塞、非阻塞：针对程序运行状态

  ​ 阻塞：程序的阻塞态

  ​ 非阻塞：程序处于就绪、运行态

• 进程的两种创建方式

  ​ 直接使用Process的实例

  ​ 继承Process，重写run方法

• 僵尸进程、孤儿进程

  ​ 僵尸进程：任何进程都会变成僵尸进程

  ​ 孤儿进程：父类进程意外死亡

• 守护进程

  ​ p.daemon = True ，必须在start之前创建

  ​ 会在主进程运行结束之后结束

  ​ 不发创建子进程

• 互斥锁

  acquire() 抢锁

  release() 释放锁

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