OSTEP --- chapter4 抽象: 进程

1．用以下标志运行程序：./process-run.py -l 5:100,5:100。CPU 利用率（CPU使用时间的百分比）应该是多少？为什么你知道这一点？利用 -c标记查看你的答案是否正确。

./process-run -l 5:100,5:100 创建了两个进程，第一个进程执行5条指令，每条指令都需要使用CPU，第二个进程一样

运行效果：

可以看到两个进程的运行的指令都需要CPU，所以CPU的利用率是100%，因为没有IO请求阻塞进程让CPU空闲

./process-run -l 5:100,5:100 -c 查看答案

可以看到在每一个时刻，都有一个进程在运行，换句话说就是每时每刻都需要CPU，所以利用率是 100%

2．现在用这些标志运行：./process-run.py -l 4:100,1:0。这些标志指定了一个包含4条指令的进程（都要使用CPU），并且只是简单地发出I/O并等待它完成。完成这两个进程需要多长时间？利用-c检查你的答案是否正确。

./process-run -l 4:100,1:0 创建两个进程，第一个进程执行4条指令，每条指令都需要CPU，第二个进程执行1条指令，需要IO操作

运行效果如下：

从运行图中，可以看出指令的执行需要6个周期，在加上IO等待（默认是5个周期），总共是11个周期的时间

./process-run -l 4:100,1:0 -c

3．现在交换进程的顺序：./process-run.py -l 1:0,4:100。现在发生了什么？交换顺序是否重要？为什么？同样，用-c看看你的答案是否正确。

./process-run.py -l 1:0,4:100 进程的执行顺序交换

运行效果如下：

此时，第一个进程执行指令，需要1个周期，然后进入IO操作，需要5个周期的等待时长，但此时第二个进程处于可运行的状态，所以CPU执行第二个进程，需要4个周期，换句话说，在第一个进程等待IO的时间内，第二个进程已经执行完毕，最后第一个进程在执行指令（IO操作结束），需要1个周期，总共需要7个周期

./process-run.py -l 1:0,4:100 -c 查看答案

4．现在探索另一些标志。一个重要的标志是-S，它决定了当进程发出I/O 时系统如何反应。将标志设置为SWITCH_ON_END，在进程进行I/O操作时，系统将不会切换到另一个进程，而是等待进程完成。当你运行以下两个进程时，会发生什么情况？一个执行I/O，另一个执行CPU工作。（-l 1:0,4:100 -c -S SWITCH_ON_END）

由于关闭了 SWITCH_ON_END，所以当 process 0 在进行IO操作时，CPU不会切换到处于就绪态的 process 1 运行，所以总共需要运行11个周期

查看答案

5．现在，运行相同的进程，但切换行为设置，在等待I/O时切换到另一个进程（-l 1:0,4:100 -c -S SWITCH_ON_IO）。现在会发生什么？利用-c来确认你的答案是否正确。

这就和第3问一样了（默认开启SWITCH_ON_IO)

6．另一个重要的行为是I/O完成时要做什么。利用-I IO_RUN_LATER，当 I/O完成时，发出它的进程不一定马上运行。相反，当时运行的进程一直运行。当你运行这个进程组合时会发生什么？（./process-run.py -l 3:0,5:100,5:100,5:100 -S SWITCH_ON_IO -I IO_RUN_LATER -c -p）系统资源是否被有效利用？

-I IO_RUN_LATER 这个标志的意思是说，当进程请求的IO操作结束后，CPU并不会立即运行它，而是切换到下一个进程运行

在这个问题中，process 0 全部指令都需要进行IO操作，第一个IO等待中，process 1 可以充分利用等待的时间执行，当 process 1 执行完后，切换到 process 2 执行，最后，只剩下 process 0 还剩下几条指令，全部都需要IO操作，而此时在它的IO等待期间，CPU处于空闲，造成了CPU的浪费

所以要充分利用资源，应该将 process 0 IO等待的时间充分利用起来，即让CPU切换到其他进程执行

可以看到在后续只有 process 0 在执行，且大部分时间都在进行 IO等待

7．现在运行相同的进程，但使用-I IO_RUN_IMMEDIATE设置，该设置立即运行发出I/O 的进程。这种行为有何不同？为什么运行一个刚刚完成I/O的进程会是一个好主意？

当设置了 -I IO_RUN_IMMEDIATE 标志后，CPU得到了充分利用，原因已经在第6问说明了

8．现在运行一些随机生成的进程，例如-s 1 -l 3:50,3:50, -s 2 -l 3:50,3:50, -s 3 -l 3:50,3:50。看看你是否能预测追踪记录会如何变化？当你使用-I IO_RUN_IMMEDIATE 与-I IO_RUN_ LATER时会发生什么？当你使用-S SWITCH_ON_IO与-S SWITCH_ON_END时会发生什么？

这个问题其实就是进程的执行更加随机化了一点，分析的原理和上面的问题一致