操作系统--进程

• 进程的定义
  • 　　进程控制块PCB：作用：用来描述进程的基本情况和活动过程，进而控制和管理进程。
    • 　　组成：由程序段，数据段，pcb组成
    • 　　创建进程：创建进程中的PCB；撤销进程：撤销进程中的PCB
  • 　　进程定义：具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，他是系统进行资源分配盘和调度的一个独立单位。
  • 进程和程序的不同
    • 　　并发性：进程拥有，程序没有。
    • 　　动态性：进程是动态的，程序是静态的。
    • 　　独立性和异步性。
• 进程基本状态和转换
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    　　                       图2-1  五种进程状态的转换
    就绪状态 -> 运行状态：处于就绪状态的进程被调度后，获得处理机资源（分派处理机时间片），于是进程由就绪状态转换为运行状态。
    
    运行状态 -> 就绪状态：处于运行状态的进程在时间片用完后，不得不让出处理机，从而进程由运行状态转换为就绪状态。此外，在可剥夺的操作系统中，当有更高优先级的进程就 、 绪时，调度程度将正执行的进程转换为就绪状态，让更高优先级的进程执行。
    
    运行状态 -> 阻塞状态：当进程请求某一资源（如外设）的使用和分配或等待某一事件的发生（如I/O操作的完成）时，它就从运行状态转换为阻塞状态。进程以系统调用的形式请求操作系统提供服务，这是一种特殊的、由运行用户态程序调用操作系统内核过程的形式。
    
    阻塞状态 -> 就绪状态：当进程等待的事件到来时，如I/O操作结束或中断结束时，中断处理程序必须把相应进程的状态由阻塞状态转换为就绪状态。
    
    
    
  • 进程的创建和终止
    • 　　创建过程：申请空白的PCB,填写信息-->为进程分配运行时所需的资源-->进程变为就绪状态，插入就绪队列
    • 　　终止过程：等待操作系统善后处理-->将PCB清零，空间返还系统。
      
      
      
• 进程同步
  • 　　基本概念：
    • 　　临界资源：许多硬件资源（打印机，磁带机），进程之间采取互斥方式实现对这种资源的共享。
    • 　　临界区：无论是硬件临界资源还是软件临界资源，进程都必须互斥的对它进行访问。把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。（所以每次想要访问临界区的资源的时候，必须确保它没有被人访问）
    • 　　同步机制遵循的规则：①：空闲让进②:忙则等待③：有限等待④：让权等待。
• 进程通信
  • 　　进程通信类型：
    • 　　共享存储器系统：共享某些数据结构或者共享某个存储区。这里面分为：共享数据结构（生产者消费者问题），共享存储区（划分一块内存，用于共享，由进程直接管理）
    • 　　管道通信系统：由一个读进程和一个写进程实现共享。发送进程以字符流的形式将数据送入管道，接收进程从管道接收数据，利用管道进行通信。
    • 　　消息传递系统：①直接通信方式：利用os直接将消息发送出去。②间接通信方式：发送和接收进程通过中间实体（邮箱）的方式进行发送和接收。这个方法不借用任何共享存储或数据结构。
    • 　　客户-服务机系统：
      
      
      
• 线程
  • 　　线程：作为调度和分派的基本单位。
  • 　　进程和线程的比较
    
    • 　　调度的基本单位:进程是独立调度和分配的基本单位，能独立运行，切换代价大；线程作为调度和分配的基本单位，能独立运行，切换代价小；进程的切换回导致线程的切换，而同一个进程中线程的切换对进程没有影响，但是不同进程中的线程相互切换会导致进程切换。
    • 　　并发性：进程间可以并发执行，多个线程也能并发执行，一个进程的所有线程也能并发执行。
    • 　　拥有资源：进程可以拥有资源，作为系统中拥有资源的一个基本单位（PCB）；线程不拥有系统资源，只有本有够自己运行的资源。线程允许多个线程共享该进程的所有的资源。
    • 　　进程的系统开销大，独立性高，线程开销小，独立性比较差。
      
      
      
• 线程的实现方式
  • 　　内核支持线程：无论系统进程还是用户进程都是在操作系统内核下运行的。
  • 　　用户级线程：在用户空间中实现的，用户级线程和内核无关。