操作系统进程

一、为什么操作系统要多进程并发执行？

　　原因在于CPU处理速度太快，而I/O操作太慢，而CPU资源比较稀缺，我们就想办法充分利用CPU及其他计算机组件。

二、进程和线程的区别？

　　两个概念的关注点都不同；进程是资源分配和保护的基本单位，就是CPU要分配资源是以进程为分配单位的，比如，分配物理内存会被映射到进程资源中；且进程会保护资源，比如进程中的一个线程崩溃了，不能影响其他进程的正常使用，之所以能做到这样，就是进程的资源都是独立的，跟其他进程资源分开的。而线程是进程中任务的执行路径，一个进程可以有若干个线程，线程共享进程里的资源，每个线程也有一个程序计数器和一些堆栈。

三、进程与进程之间的关系？

1. 不知道彼此的存在，此时很存在竞争关系；
2. 间接知道对方的存在，可能通过共享变量等；
3. 知道对方的存在，一般协作关系，共同完成某件事情；

四、当多个进程并发执行的时候可以通过信号量进行交互，SEMWait和SEMSignal，其实这就是我们所说的P，V操作，分别相当于我们Java中所讲的加锁，解锁的操作；最经典的生产者和消费者问题，生产者有若干个，消费者只有一个，缓冲区大小是n。如果缓冲区没有东西存在，消费者不能消费，对于缓冲区而言，每次都只能有一个生产者或者消费者存在；

semphore mutex; //用于互斥；
semphore empty = n;//缓冲区有n个空格；
semphore full = 0; //刚开始没有物品，消费者不能消费；

void writer(){
  
    while(true){
    
        P(empty);//先判断缓冲区是否有空余；如果有的话看能否进入缓冲区
        P(mutex); 
 //这个和上行位置不能错，否则会死锁，如果先加锁P(mutex)且缓冲区满，没有空闲，而消费者又不能进入缓冲区进行消费，就会死锁，
     
       
      product();
    
      V(mutex);
      V(full); //生产完东西后， 唤醒消费者；

    }
    
　　　　
　　　　void consumer(){
　　　　　　
　　　　　　P(full);
　　　　　　P(mutex);
　　　　　　consume();
　　　　　　V(mutex);
　　　　　　V(empty);//已经消费过了，生产者可以再生产东西了
　　　　}




    

}    

五、多个进程并发执行会带来一些问题，比如死锁和饥饿，特别是死锁，我们要想尽办法避免产生死锁；

　　死锁：一组进程由于互相竞争共享资源进入永久阻塞状态；很大情况下死锁是由于我们程序逻辑不合理引起的；

　　而产生死锁的充要条件有：

1. 互斥：每个资源只能被一个进程占有且使用；
2. 占有并等待：进程继续占有资源，并等待其他进程释放资源；
3. 非抢占：资源被某个进程占有后，除非该进程主动释放资源，其他进程不得抢占该资源；
4. 循环等待：进程组的每个进程都有其他进程请求的资源，且其他进程也有该进程请求的资源；

我们怎么处理死锁，主要有三种方法：

　　预防：进程要死锁必须要满足上述四个条件，想办法让其中一个方法不能实现，其中方法一改动不了，改动2，3,4；

　　避免：需要提前知道进程申请资源的最大数目，主要有两种方法实现：1.如果新申请的进程会导致死锁，那该进程就不申请了；2、如果进程申请新的资源会导致死锁，那么就不申请该资源了。

5.1、拒绝申请新进程

R= {R1,R2...Rj}  每种资源的总数量；

V = {V1,V2...Vj} 每种资源剩余的数量；

C = C₁₁,C₁₂...C_1j

　　 C₂₁......

　　C_k1....

　　C_n1,C_n2...C_{nj        C矩阵表示进程i需要资源j的数量}

A = A₁₁,A₁₂...A_1j

      A₂₁...

　　A_k1...

　　A_n1,A_n2...A_{nj     A矩阵表示进程i已经分配的资源；}

其中要满足一些条件；1、Rj= Vj +ΣCij（i=1...n）,对于所有的j；2、Aij <=  Cij <= Rj;

2.拒绝资源分配（银行家算法）

　　状态：就是资源分配各个进程后，四个矩阵的取值情况；

　　安全状态：至少有一个进程可以正常执行完；执行完以后释放该进程占据的资源；