计算机操作系统进程管理

计算机操作系统—进程管理核心知识点总结快收下吧!进程是正在运行的程序实体，并且包括这个运行的程序中占据的所有系统资源，比如说CPU(寄存器)，IO,内存，网络资源等。很多人在回答进程的概念的时候，往往只会说它是一个运行的实体，而会忽略掉进程所占据的资源。比如说，同样一个程序，同一时刻被两次运行了，那么他们就是两个独立的进程。linux下查看系统进程的命令是ps。干货满满，喜欢的小伙伴可以点个赞哦!

进程管理

• 程序的顺序执行
  • 并发时失去三个特性
  • 顺序性
  • 可再现性
  • 封闭性
• 进程实体
  • 程序段
  • 相关数据段
  • PCB（Process Control Block）
  • 主要进程状态
    • 就绪状态
      • （就绪队列）
    • 执行状态
    • 阻塞状态
      • I/O请求
      • 申请缓存空间
    • 创建状态
      • 资源等尚未完全分配
    • 终止状态
• 进程挂起
  • 终端用户的请求
  • 父进程的请求
  • 负荷调节的需要
  • 操作系统的需要
  • 状态转换
    • 活动就绪（Readya）→（使用挂起原语Suspend）静止就绪（Readys）
    • 活动阻塞（Blockeda）→（使用挂起原语Suspend）静止阻塞（Blockeds）
    • 静止就绪（Readys）→（使用激活原语Active）活动就绪（Readya）
    • 静止阻塞（Blockeds）→（使用激活原语Active）活动阻塞（Blockeda）
• PCB中的信息
  • 进程标识符
    • 内部标识符（进程序号）
    • 外部标识符
  • 处理机状态
    • 通用寄存器
    • 指令计数器
    • 程序状态字
    • 用户栈指针
  • 进程调度信息
    • 进程状态
    • 进程优先级
    • 进程调度其他信息
    • 事件
  • 进程控制信息
  • PCB的组织方式
    • 线性方式
    • 索引方式
    • 链接方式
• 进程控制
  • 进程图
  • 创建进程事件
    • 用户登入
    • 作业调度
    • 提供服务
    • 应用请求
  • 创建过程 原语（create）
    • 申请空白PCB
    • 为新进程分配资源
    • 初始化进程控制块
    • 将新进程插入就绪队列
  • 进程终止
    • 正常结束
      • 批处理系统 结尾用Holt
      • 分时系统 Logs off
    • 异常结束
      • 越界错误
      • 保护错误
      • 非法指令
      • ......
    • 外界干预
      • 操作员或OS干预
      • 父进程请求
      • 父进程终止
  • 终止过程
    • 检索PCB，读取进程状态
    • 终止进程及其子孙进程执行
    • 归还进程只父进程或系统
    • 将终止进程（PCB）从列表中移出
  • 进程阻塞（block）与唤醒（wakeup）
    • 请求系统服务
    • 启动某种操作
    • 新数据尚未到达
    • 无新工作可做
• 进程同步
  • 两种制约关系
    • 间接相互制约
    • 直接相互制约
  • 信号量机制
    • 整形信号量
      • wait（S）
      • signal（S）
    • 记录型信号量
      • S.value表示剩余临界资源数，wait申请一个资源，减一，负时则为阻塞数；signal释放一个，加一
    • AND型信号量
    • 信号量集
      • 几种特殊情况
        • Swait(S，d，d)
          • 此时在信号量集中只有一个信号量 S，但允许它每次申请 d 个资 源，当现有资源数少于 d 时，不予分配
        • Swait(S，1，0)
          • 这是一种很特殊且很有用的信号量操作。当S≥1时，允许多个进 程进入某特定区;当 S 变为 0 后，将阻止任何进程进入特定区。换言之，它相当于一个可 控开关。
        • Swait(S，1，1)
          • 此时的信号量集已蜕化为一般的记录型信号量(S>1时)或互斥信号 量(S=1 时)
      • 应用
        • 实现进程互斥
        • 实现前趋关系
    • 管程机制
• 进程通信
  • 共享存储器系统
    • 基于共享数据结构的通信
    • 基于共享存储区的通信
  • 消息传递系统
    • 以格式化的消息(message 报文)为单位
      • 直接通信
        • Send(Receiver，message)
        • Receive(Sender，message)
        • 通信链路
          • 链接方式
            • 点——点
            • 多点链接
          • 通信方式
            • 单向通信
            • 双向链路
      • 间接通信
        • Send(mailbox，message)
        • Receive(mailbox，message)
        • 信箱
          • 私用信箱
          • 公用信箱
          • 共享信箱
      • 通信链路
        • 链接方式
          • 点——点
          • 多点链接
        • 通信方式
          • 单向通信
          • 双向链路
  • 管道通信系统（pipe）文件
    • 三协调
      • 互斥
      • 同步
      • 确定对方是否存在
  • 通信链路
    • 链接方式
      • 点——点
      • 多点链接
    • 通信方式
      • 单向通信
      • 双向链路
• 线程
  • 调度线程
    • 轻型实体
      • 线程自己不拥有系统资源(也有一点必不可少的资 源)，但它可以访问其隶属进程的资源，即一个进程的代码段、数据段及所拥有的系统资源；线程控制块（TCB）
    • 独立调度和分派的基本单位
    • 可并发执行
      • 在一个进程中的多个线程之间可以并发执行，甚至允许在一个进程中 的所有线程都能并发执行;同样，不同进程中的线程也能并发执行
    • 共享进程资源
  • 资源进程
    • 作为系统资源分配的单位
    • 可包括多个线程
    • 进程不是一个可执行的实体
  • 线程间的同步和通信
    • 互斥锁(mutex)
      • lock
      • unlock
    • 条件变量
    • 信号量机制
    • ......
  • 线程的实现方式
    • 内核支持线程KST
      • 创建时：分配任务数据区 PTDA(Per Task Data Area)
      • 进程要创建一个线程时，便为新线程分配一个 TCB，将有关信息填入该 TCB 中，并为之分配必要的资源
    • 用户级线程ULT
      • 运行时系统(Runtime System)
        • 实质上是用于管理和控制线程的函数(过程)的集合
      • 内核控制线程
      • 用户级线程与内核控制线程的连接
        • 一对一模型
        • 多对一模型
        • 多对多模型
        • 即用户线程对内核控制线程的映射
    • 组合方式
• 原子操作(Action Operation)”。所谓原子操作，是指一个操作中的所 有动作要么全做，要么全不做。换言之，它是一个不可分割的基本单位，因此，在执行过 程中不允许被中断。原子操作在管态下执行，常驻内存。