操作系统之进程线程篇

进程

概念：运行中的程序称为进程。

状态：进程的活动期间最少具备3种基本状态，即运行状态、就绪状态、阻塞状态。

 图中各个状态的意义：

　　运行状态：该时刻进程占用CPU

　　就绪状态：可以运行，但因为其他进程正在运行而暂停

　　阻塞状态：该进程正在等待某一事件发生而暂时停止运行，这时即使给它CPU资源，它也无法运行

当然进程还拥有2种基本状态：创建状态和结束状态

　　创建状态：进程被创建时的状态

　　结束状态：进程从系统中消失时的状态

另外，进程还有一种状态叫挂起状态，它表示进程没有占用物理内存空间，这和阻塞状态不一样，阻塞状态是等待某个事件的返回。

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 操作系统用什么来描述进程？

　　使用进程控制块(PCB)来描述进程。PCB是进程存在的唯一标识，也就是说一个进程存在，必然会有一个PCB，进程消失了，PCB随之消失。

 

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PCB包括什么信息？

　　进程描述信息：

　　　　进程标识符：标识各个进程，每个进程都有一个并且唯一的标识符。

　　　　用户标识符：进程所归属的用户。

　　进程控制和管理信息：

　　　　进程当前状态：如创建、就绪、运行等状态。

　　　　进程优先级：进程抢占CPU的优先级。

　　资源分配清单：

　　　　有关虚拟地址空间的信息，所打开文件的列表和所使用的I/O设备信息。

　　CPU相关信息：

　　　　CPU中各个寄存器的值，当进程被切换时，CPU的状态信息都会被保存在相应的PCB中，以便进程重新执行时，能从断点处继续执行。(进程的上下文切换)

 

线程

概念：线程是进程当中的一条执行流程。

优点：

　　1.一个进程中可以同时存在多个线程。

　　2.各个线程之间可以并发执行。

　　3.各个线程之间可以共享地址空间和文件等资源。

缺点：

　　当进程中的一个线程崩溃，这个进程中的所有线程都会崩溃。

 

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线程的实现方式：

　　1.用户线程：在用户空间实现的线程，不是由内核管理的线程，是由用户态的线程库来完成线程的管理。

　　2.内核线程：在内核中实现的线程，是由内核管理的线程。

　　3.轻量级线程：在内核中来支持用户线程。

　　

进程与线程的比较：

　　1.进程是资源分配的单位，而线程是CPU调度的单位。

　　2.进程拥有一个完整的资源平台，而线程只独享必不可少的资源，如寄存器和栈。

　　3.线程同样拥有就绪、阻塞、执行三种基本状态，同样具有状态之间的转换关系。

　　4.线程能减少并发执行的时间和空间开销。

 

　　调度算法

1.先来先服务算法(FCFS)

　　每次从就绪队列选择最先进入队列的进程，然后一直运行，直到退出或者阻塞，才会继续从就绪队列中选择第一个进程继续运行。

　　特点：对长作业有利，不利于短作业。

2.最短作业优先调度算法(SJF)

　　优先选择运行时间最短的进程来运行。

　　特点：对短作业有利，不利于长作业(极端情况下，长作业不会被运行)。

3.高响应比优先调度算法(HRRN)

　　每次进行进程调度时，先计算响应比优先级，然后运行响应比优先级最高的进程。

　　

根据这个公式：

　　如果两个进程等待的时间相同，要求服务时间越短，优先级越高，短作业容易被选中。

　　如果两个进程要求服务时间相同，等待时间越长，响应比越高，长作业容易被选中。

4.时间片轮转算法(RR)

　　最简单、最公平且使用最广的算法就是时间片轮转算法。每个进程被分配一个时间片，即允许该进程在该时间段中运行。

　　时间片的长度是一个很关键的点：

　　　　如果时间片过长可能引起短作业进程的响应时间变长。过短会导致频繁的切换进程，CPU效率降低。所以时间片的设为20ms~50ms