进程管理

1、进程的基本概念

   程序顺序执行

       特点：1）顺序性 2）封闭性 3）可再现性

   程序并发执行

       特点：1）间断性 2）失去封闭性 3）不可再现性

   进程的特征

       结构特征：由程序段、相关的数据段和PCB三部分组成

       动态性：实质是程序实体的一次执行过程（它由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡） 

       并发性：引入进程目的就是为了使进程实体间能并发执行

       独立性

       异步性

   进程的三种基本状态

       就绪状态：进程已分配到除CPU以外的所有资源

       执行状态：进程已获CPU，其程序正在执行

       阻塞状态：由于发生某事件而暂时无法继续执行放弃处理机

   挂起状态

       原因：1）终端用户的请求

             2）父进程请求

             3）负荷请求的需要

             4）操作系统的需要

   创建状态和终止状态

        创建状态：为一个新进程创建PCB，并填写必要的管理信息；把进程转入就绪状态并插入到就绪队列之中

        终止状态：等待操作系统进行善后处理，然后将其PCB清零，并将PCB空间返还系统

   进程控制块

        作用：使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程（PCB是进程存在的唯一标识）

        进程控制块中的信息

            1）进程标识符（内部标识符、外部标识符）

            2）处理机状态

            3）进程调度信息

            4）进程控制信息

        进程控制块中的组织方式

            1）链接方式

            2）索引方式

2、进程控制

   进程的创建

       引起进程创建的事件

           1）用户登录

           2）作业调度 

           3）提供服务

           4）应用请求

       创建的过程

           1）申请空白PCB 

           2）为新进程分配资源

           3）初始化进程控制快

         4）将新进程插入就绪队列

   进程终止

       引起进程终止的事件

           1）正常终止

           2）异常终止

           3）外界干预

       进程终止的过程

           1）检索出该进程的PCB

           2）终止该进程的执行，并置调度信息为真

           3）若有子进程，立即终止

           4）终止进程所拥有的全部资源

           5）被终止进程从所在队列中移出

   进程的阻塞与唤醒

       引起进程阻塞和唤醒的事件

           1）请求系统服务

           2）启动某种服务

           3）新数据尚未到达

           4）无新工作可做

   进程的挂起与激活

 

3、进程同步

   基本概念

       两种形式的制约关系

           间接相互制约关系：由于进程间共享着某种系统资源

           直接相互制约关系：由于进程间的合作

       临界资源

       临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区

       同步机制应遵循的规则

           1）空闲让进

           2）忙则等待

           3）有限等待

           4）让权等待

   信号量机制

       整型信号量

       记录信号量

       AND型信号量

       信号量集

   信号量的应用

       1）利用信号量实现进程互斥

       2）利用信号量实现前驱关系

   管程机制

       定义：代表共享资源的数据结构，以及由对该共享数据结构实施操作的一组过程所组成的资源管理程序，共同构成了一个操作系统的资源管理模块

       组成：1）管程的名称 2）局部于管程内部的共享数据结构说明 3）对该数据结构进行操作的一组过程 4）对局部于管程内部的共享数据设置初始化的语句

       特性：1）模块化 2）抽象数据类型 3）信息掩蔽

4、进程通信

   进程通信的类型

       共享存储器系统

           1）基于共享数据结构的通信方式。低效的，只适于传递相对少量的数据。

           2）基于共享存储区的通信方式。高级通信，传输大量数据。

      消息传递系统

      管道通信

   消息传递通信的实现方式

       1）直接通信方式：指发送进程利用OS所提供的发送指令，直接把消息发送给目标进程

       2）间接通信方式：进程之间的通信需要通过作为共享数据结构的实体

   消息传递系统实现中的若干问题

       1）通信链路

       2）消息的格式

       3）进程同步的方式

5、线程

   基本概念

       线程的引入：为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性

       线程和进程的比较

           

         

      线程的属性

          1）轻型实体 2）独立调度和分派的基本单位 3）可并发执行 4）共享进程资源

   线程间的同步和通信

       1）互斥锁 2）条件变量 3）信号量机制

   线程的实现方式