操作系统（三）进程

操作系统（三）进程

进程和线程的区别是老八股文了。这里要好好学习。

文章目录

​​1 进程综述​​

​​1.1 历史变化的角度​​

​​1.1.1 进程​​​​1.1.2 线程​​​​1.1.3 协程​​

​​1.2 三者区别​​​​1.3 多线程与多进程​​​​1.4 进程​​

​​2 进程​​

​​2.1 概念​​​​2.2 内存中的进程​​​​2.3 进程控制块（PCB process control block）​​​​2.4 进程状态​​​​2.5 CPU进程切换​​

​​2.5.1 上下文切换​​

​​2.6 Ready Queue And Various I/O Device Queues​​

​​2.6.1 进程在队列间的迁移（看pdf的图对应）​​​​2.7 调度器（scheduler）​​​​2.7.1 IO绑定和CPU绑定​​

​​2.8 进程操作​​

​​2.8.1 进程创建​​​​2.8.2 进程终止​​​​2.8.3 合作进程和独立进程Cooperating Processes independent process​​​​2.8.4 Client-Server Systems 通信​​

1 进程综述

1.1 历史变化的角度

1.1.1 进程

我之前是做单片机的嘛，所以从我的经历来说。一开始是程序员直接录入裸机程序跑，那时候你的程序在cpu上需要直接跟周围IO设备交互，不需要经过io控制器。 后来逐步提取了公共程序，比如汇编器，以及简单的执行库。 类似DOS这种操作系统出现，多个程序要执行，那么这个时候，进程就是“执行或者可供调用的程序实体，负责管理对应程序的执行资源，比如CPU周期，内存，IO。

1.1.2 线程

后来大家发现进程之间通信起来，共享资源太重了，希望有轻量级的“进程”有独立的执行栈，但是共享代码跟数据段，甚至整个内存空间。方便快速的通信，于是有了线程的需求，这时候进程内部有了至少一个执行线程（），而同时对于内核调度，其实所有线程都会对接真正的CPU资源，这个负责执行的，就是所谓的内核线程，

1.1.3 协程

1.2 三者区别

进程是一个程序的被分配的资源，线程是cpu调度和执行的对象。 linus都说过这两个没有严格意义上的区别。 感觉实际使用的时候线程主要是为了省内存，协程省操作系统的调度开销

1.3 多线程与多进程

linux里的多线程，就是共享同一段内存的多个进程。

1.4 进程

一个进程可以被认为是一个正在执行的程序。一个进程将需要某些资源来完成它的任务，例如CPU的哪些周期给这个进程、内存、文件和I/O设备。这些资源是在进程创建或执行时分配给它的。

在大多数系统中，进程是工作单元。系统由一组进程组成:操作系统进程执行系统代码，用户进程执行用户代码。所有这些进程都可以并发执行。

尽管传统上一个进程在运行时只包含一个控制线程，但大多数现代操作系统现在支持具有多个线程的进程。

操作系统负责进程和线程管理的几个重要方面:创建和删除用户和系统进程;进程的调度;以及同步、通信和死锁处理机制的提供。

2 进程

2.1 概念

job VS process VS task: 一个task组成多个job，某些情况下，task和process是一样的。

进程就是内存中执行的一个程序。启动new、就绪ready、运行run、等待wait和终止terminate五个步骤。 程序是磁盘上的一个可执行文件，当程序进入内存后，程序成为了一个进程。多个用户运行同一个程序，一个程序就成为了多个进程。

2.2 内存中的进程

2.3 进程控制块（PCB process control block）

进程控制块（Processing Control Block），是操作系统核心中一种数据结构，主要表示进程状态。 或者说，OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的。

2.4 进程状态

这里可以跟随PPT的图片变化理解整个过程。

2.5 CPU进程切换

2.5.1 上下文切换

上下文切换是需要时间的，这断时间内，操作系统没干有意义的工作。时间和硬件有关系。这个时间是日常开销，无法省略。

2.6 Ready Queue And Various I/O Device Queues

现在的操作系统都是多线程，同时在内存中，等待cpu的调用。

ready queue: 放在内存中准备被cpu执行的进程队列

Process scheduler ： 从队列中选择进程交给cpu

Device queue / IO queue： 准备使用io设备的进程队列

2.6.1 进程在队列间的迁移（看pdf的图对应）

2.7 调度器（scheduler）

​​Short-term scheduler (or CPU scheduler)​​ – selects which process should be executed next and allocates CPU

Sometimes the only scheduler in a systemShort-term scheduler is invoked frequently (milliseconds) -> (must be fast)

​​Long-term scheduler (or job scheduler)​​ – selects which processes should be brought into the ready queue

Long-term scheduler is invoked infrequently (seconds, minutes)  (may beslow)The long-term scheduler controls the degree of multiprogramming

​​Medium-term scheduler​​ can be added if degree of multiple programming needs to decrease

Remove process from memory, store on disk, bring back in from disk tocontinue execution: swapping

2.7.1 IO绑定和CPU绑定

进程还可以分类为：

I/O bound:进程会发出更多的I/O请求，（所以该进程的执行时间更受限于IO，所以叫IO绑定）CPU 绑定：进程更多去进行计算

2.8 进程操作

父进程创建子进程，形成进程树。

2.8.1 进程创建

2.8.2 进程终止

进程自己通过exit()终止 父进程通过abort()终止子进程 Cascading Termination： 父进程终止，操作系统令所有子进程都终止。 父进程通过wait()等待子进程终止

orphan 进程：父进程终止，子进程还存在 zombie 进程：父进程没有使用wait()进程，不知道子进程已经终止

2.8.3 合作进程和独立进程Cooperating Processes independent process

合作进程需要进程间的通信interprocess communication (IPC)

共享内存是被用户进程所控制的，而不是操作系统。 生产者： 消费者：信息传递： 直接通信：经常是2个进程1个连接，双向的通信，互相发 间接通信：通过邮箱，许多进程可以有一个连接

2.8.4 Client-Server Systems 通信

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。