进程_20200223_202000301

对进程一个整体的认知与介绍，进程每一个环节的介绍

进程

• 3.0.1：综述
  • 是正在执行的程式，需要一定资源来完成任务，是由作业发展过来的
  • 是CPU或者系统的工作单元
    • 系统进程
    • 用户进行
  • 可包含一个或者多个线程
  • 相关活动
    • 创建或者删除
    • 调度
    • 同步机制
    • 通信机制
    • 死锁处理机制
  • 生产的原因
    • 早期系统只允许一个程式运行，他对系统有完整的控制权，能访问所有资源
    • 现代操作系统允许多个程式调入内存并发执行
    • 要求各种程式之间严格控制，合理分配资源
• 3.0.2：目标
  • 介绍进程概念：执行中的程式，形成计算的基础
  • 介绍不同特点：调度、创建与删除、通信
  • 介绍客户机与服务器系统之间的通信
• 3.1：进程概念
  • 进程
    • 包含
      • 文本段：程式代码
      • 当前活动
        • 程序计数器的值
        • 处理器寄存器里面的内容
      • 栈
        • 临时数据
        • 函数参数
        • 返回地址
        • 局部变量
      • 数据段
        • 全局变量
        • 子主题
      • 堆
        • 动态分配的内存
    • 区别
      • 程式：被动实体，存在磁盘中的包含一系列指令内容的文件
      • 进程：活动实体，用程序计数器来表示下一个需要执行的命令和相关资源集合
      • 两个不同的进程，可以执行相同的程式，但是他们是完全独立的个体
  • 进程状态
    • 新的
      • 正在被创建
    • 运行
      • 正在被执行
    • 等待
      • 进程等待某个时间的发生
    • 就绪
      • 进程等待分配处理器
    • 终止
      • 完成执行
  • 进程控制块
    • 英文名：PCB：process control block
    • 包含信息
      • 进程状态
        • 新的、就绪、运行、等待、终止
      • 程序计数器
        • 进程要执行的下一个指令地址
      • CPU寄存器
        • 累加、索引、堆栈、通用、其他条件等
      • CPU调度信息
        • 优先级、调度队列指针、其他调度参数
      • 内存管理信息
        • 基地址和界限寄存器、页表、段表
      • 记账信息
        • CPU时间、实际使用时间、时间界限、记账数据、作业或者进程数量等等
      • I/O状态信息
        • I/O设备信息、文件列表等
• 3.2：进程调度
  • 意义
    • 多道程式设计：永远由进程在CPU里面运行，提高CPU利用率
    • 分时系统：进程之间快速切换CPU，同时用户与程式进行交互
  • 调度队列 PCB来实现
    • 作业队列
      • 系统中所有的队列
    • 就绪队列
      • 等待运行的进程
    • 设备队列
      • 等待特定I/O设备的进程队列
  • 调度程式
    • 作用：在各种队列中选择所需进程来让CPU执行
    • 分类
      • 长周期调度程式（作业调度程式）
        • 从存储在磁盘缓冲中调取
        • I/O为主的进程
      • 短周期调度程式（CPU调度程式）
        • 从准备执行的进程中调取
        • CPU为主的进程
      • 分类依据：执行的频率
  • 上下文切换
    • 内容
      • CPU寄存器
      • 进程状态
      • 内存管理信息
    • 相关操作
      • 状态保存
      • 状态恢复
    • 定义
      • 将CPU切换到另一个进程，需要保存当前进程的状态；并恢复另一个进程的状态
• 3.6：客户机-服务器系统通信
  • Socket 套接字
    • 定义：通信的端点
    • 组成
      • IP
      • 端口
    • 类型
      • TCP
      • UDP
      • 多点传送
    • 分布式进程通信
  • 远程过程调用 RPC
    • 不太了解
  • 远程方法调用
    • RMI：remote method invocation
    • 不太了解
• 3.5：IPC具体实例
  • POSIX共享内存
  • Mach
  • WondowsXP
• 3.4：进程间通信
  • 概述
    • 进程分类
      • 独立进程
        • 该进程不受其他进程影响，也不影响其他进程
        • 不与其他进程共享数据
      • 协作进程
        • 该进程会受到其他进程影响或者影响其他进程
        • 会与其他进程共享数据
    • 协作进程存在理由
      • 信息共享
        • 允许并发访问
      • 提高运算速率
        • 将任务分解成子任务，并且将其同时完成
        • 每个子任务之间是有逻辑联系
      • 模块化
      • 方便
    • 进程间通讯
      • IPC：interprocess communication
      • 模式
        • 共享内存
          • 消息传递快速
          • 需要建立共享内存即可，只需要调用一次系统调用
        • 消息传递
          • 轻量级数据
          • 每次传递都需要系统调用介入，实现方便
  • 共享内存
    • 职责
      • 取消系统的阻止，允许多进程共同访问同一块内存
      • 保证进程不能同时对同一块内存区域的数据进行修改
    • 缓冲
      • 无限缓冲
      • 有限缓冲
  • 消息传递
    • 消息发送工具
      • 发送消息
      • 接收消息
    • 通信线路
      • 直接或者间接通信
        • 直接通信
          • 原语
            • send（P，message）
              • 发送消息到进程P
            • receive（Q，message）
              • 接受来自进程Q的消息
          • 属性
            • 需要通讯，每对进程之间自动建立线路；
            • 进程只需要知道互相通信的标识符即可
            • 一条线路只与两个进程相关
            • 每对进程之间只有一个线路
          • 分类
            • 对称
              • 通信双方需要相互知道，只接受命名的进程的信息
            • 非对称
              • 接收者可以接受任何进程的信息；发送者只能发送给固定的进程
        • 间接通信
          • 原语
            • send（A，message）
              • 发送一个消息到邮箱A
            • receive（A，message）
              • 接受来自邮箱A的消息
          • 属性
            • 只有在两个进程共享一个邮箱是，才能建立通信线路
            • 一个线路可以与两个或者多个进程相关联
            • 两个通信进程之间可有多个不同的线路，每个线路对应于一个邮箱
      • 同步或者异步通信
        • 分类
          • 阻塞send
            • 发送进程阻塞，直到消息被接进程或者邮箱所接受
          • 非阻塞send
            • 发送进程发送消息并继续执行
          • 阻塞receive
            • 接受阻塞，直到有消息可用
          • 非阻塞receive
            • 接收者收到一个有效消息或者空消息
      • 自动或者显示缓冲
        • 队列实现方式
          • 零容量
            • 消息长度为0，必须阻塞发送
          • 有限容量
            • 队列未满，可以非阻塞发送消息
            • 队列已满，必须阻塞发送消息
          • 无限容量
            • 无论什么情况，都不必等待；
• 3.3：进程操作
  • 创建
    • 分类
      • 父进程
        • 创建进程的进程
      • 子进程
        • 被进程创建的进程
    • 系统调用
      • fork
    • 唯一进程识别符：process identifier
    • 进程创建资源来源
      • 从操作系统直接获取
      • 父进程分配部分资源给子进程
      • 父进程会限制子进程的资源使用上限
    • 创建新进程是，两种执行可能
      • 并发
      • 等待
    • 新进程地址空间
      • 子进程是父进程的复制品
      • 载入另外一个新进程
    • 举例
      • linux
        • fork，创建
          • 返回值为0，子进程
          • 返回值不为0，父进程，需要获取子进程的pid
      • windows
        • 略
  • 终止
    • 作用
      • 终止进程，并且可以将状态返回给父进程
    • 只有父进程可以终止子进程，其他进程没有这个权限
    • 系统调用
      • exit（）
    • 父进程终止子进程的原因
      • 子进程使用了父进程所分匹配的资源
      • 分配给子进程的任务已不再需要
      • 父进程退出，会将其所有的子进程终止
        • 级联终止
    • 父进程终止子进程状态
      • 自己立马被父进程一起终止
      • 将自己的父进程变为init进程