操作系统 03

第二章 进程管理

 

 

 

 

 

 1】进程与线程

什么是进程，为什么需要进程？

　　1】进程定义

进程是程序的一次执行；

进程出现是为了更好的控制程序的并发执行；

 

pcb（进程控制块）为了控制程序的，有程序的信息和状态

进程实体（进程组成）PCB+程序段+数据段

进程实体是静态的；进程是动态的；

PCB是进程的唯一标识（身份证）

进程是系统资源分配和调度的独立单位

系统资源：cpu、存储器和其他设备服务于某个进程的时间（工作时间）

　　2】进程特征

　进程是由多道程序并发执行而引发的

1）并发、2）动态（生命周期）、3）异步、4）独立（执行）

 

2】进程的状态和切换

进程状态：

1、就绪（缺cpu

2、运行

3、阻塞（缺资源

区别就绪和堵塞状态：就绪缺cpu；阻塞缺资源（所谓时间）

 

 

 

 补充：运行到阻塞时自动行为；阻塞到就绪是被动

 

3】进程的组织（进程组成：pcb+数据段+程序段

核心pcb，常驻内存，进程的唯一标识

 

 

 

系统有很多进程，有不同的状态进程（如运行、阻塞等）相同的需要链接起来，

主要：链接方式（队列）和索引方式（索引表）

 

2】程序段能被进程调度程序调度到cpu执行的代码段

3】数据段（原始数据

 

4】进程控制（进程管理

原语：进程控制用到的程序段

1）创建（登录系统、作业调度、提供服务等

一个进程里面还可以创建进程

 

创建过程：

申请空白pcb+给资源+初始化+插入队列

 

2）终止

过程：

找到pcb+停止它，释放它资源+将pcb删除掉

3）阻塞和唤醒

阻塞（主动）过程：找到pcb+改变其状态+插入别的队列，释放cpu

唤醒过程：将pcb移出阻塞队列+转移到就绪队列+等待调度

 

5】进程的通信（交流、信息交互

有低级通信：pv操作

高级的话（3个）

1】共享传递

进程间有共享空间，通过对其的读写实现信息的传递

 

 

 2】消息传递

传递的信息是格式化形式（规定死

没有共享空间是可以用，有两种：1）直接通信：直接对话；2）间接通信方式：将信息发送到中间实体（邮箱

 

 

 

3】管道通信

管道：特殊的共享文件（缓存块

管道通信时特殊的消息传递

半双工（管道同意一边写一边读，但是里面需要要有数据

管道克服文件的问题：1）有限制大小；2）读比写快，读就会被堵塞，这解决read（）调用返回文件结束的问题

 

 

 

 

什么是线程，为什么需要线程？

1】线程：小进程、没有自己的系统资源

线程的目的减少切换的时空开销

有了线程，线程是最小的执行单位，进程是资源调度单位

线程里可以创建新的线程

同一个进程里的线程可以直接通信

 

2】线程与进程的比较

1）调度：进程开销大，线程小

2）资源：进程有，线程没有

3）并发：进程并发，线程并发（同一个进程内和不同进程的不同线程）

4）独立性：进程除了全局变量共享，其他没有；同一个进程的线程共享该线程资源

5）系统开销：进程开销大，线程切换开销小

6）支持多处理器系统：一个进程只能运行在一个cpu，一个进程内的多个线程可以运行多个cpu

 

3】线程的属性

1）线程轻量实体，有唯一的标识符

2）不同进程可以执行相同的程序

3）共享同一进程的资源

4）支持多处理器

5）有生命周期

 

4】线程的状态与转换（跟进程一样

 

5】线程的组织和控制（线程的组成

1）线程控制块

与进程一样有个线程控制块

 

 

 2）线程的创建

有一个叫”初始化线程“的线程负责创建线程

3）终止线程

遇到异常或者任务完成，终止线程不会没事释放占用的资源，会等大家都执行分离函数（和大家都告别，

才会终止；还没释放资源的时候，它可以被其他线程调用

 

6]实现的方式

有俩种方式：内核级线程和用户级线程

1）用户级线程（ULT

 线程的管理都归应用程序，

通过线程库创建线程，内核不知道

堵塞一个整个不能运行

 

2）内核级线程(KLT

用户线程和系统线程都是内核管理

根据控制块感知线程的存在

不会因为一个堵塞全部堵塞

线程切换很快

缺点：同一进程中的线程切换需要跑到核心态中，很浪费资源

3)组合方式

就是集合上面两个