进程的组织
进程是一个独立的运行单位,其中最核心的为进程控制块(PCB)
1.进程控制块
进程创建的时候,操作系统为他创建一个PCB,该结构以后会常驻内存,任何时候都可存取,在进程结束时删除。
进程控制块的作用:当操作系统准备调度某进程运行时,会从中查出该进程的现在状态和优先级;
在调度到某进程后,要根据其PCB所保存的处理机信息,设置该进程恢复运行的现场;
进程在运行过程中,当需要和与之合作的进程同步、通信或者访问文件的时候,也要访问PCB;
进程由于某种原因暂停运行时,需要将其断点的处理机环境保存在PCB中。
还有许多作用尚未列出…
在一个系统中,通常存在许多进程PCB,为了方便调度和管理,需要将各个进程的PCB组织起来,常用的方法为链接方式和索引方式。连接方式将同一状态的PCB链接成一个队列,不同状态对应不同队列。索引方式将同一状态的进程组织在一个索引表汇总,索引表指向相应的PCB,不同的状态对应不同的索引表。
2.程序块
能被进程调度到CPU执行的程序段代码,程序可以被多个进程共享,即多个进程运行同一程序。
3.数据段
进程运行中需要的原始数据,以及运行过程中产生的数据还有结果数据
进程控制
在操作系统中,进程控制的程序段是一种源语,
进程的创建
允许一个进程创建另一个进程,此时进程创建着为父进程,被创建的进程为子进程。子进程可以继承父进程所有资源,子进程撤销的时候会归还资源给父进程,父进程撤销时一带撤销其子进程。操作系统创建一个新的进程的过程称之为创建原语,如下:
- 微信进程分配进程标识号,并且申请空白PCB。PCB有限,申请失败则创建失败
- 为进程分配其运行所需的资源,这些资源可以从父进程或者系统中获得。如果资源不足,则处于创建态并等待资源分配
- 初始化PCB,主要包括初始化标志信息,初始化处理机状态信息和初始化处理机控制信息,并且设置有优先级。
- 如果进程就绪队列能够接纳新进程,则将新进程插入到就绪队列,等待调度。
进程的终止
引起进程终止的主要事件有:1.正常结束 2.异常结束 3.外界干预,比如操作员或者父进程请求终止
操作系统终止进程的过程称为终止原语,如下:
- 根据被终止进程的标识符,检索出该PCB,从中读出PCB状态
- 如果处于执行状态,则立即终止进程执行,并且将处理机资源分配给其他进程
- 如果进程还有子孙进程,则终止其子孙进程
- 回收进程所有资源,归还给操作系统或者父进程
- 将该PCB从所在队列删除
进程的阻塞或者唤醒
正在执行的进程,如果请求系统资源失败或者等待某操作完成,进程可以通过调用阻塞原语是的自己由运行态转化为阻塞态。阻塞时进程自身的一种主动行为,因此也只有处于运行态的进程可以转化为阻塞态,阻塞原语如下:
- 找到被阻塞进程的标识号对应的PCB
- 如果该进程为运行态,则保护其运行现场,并且将他们转化为阻塞态
- 将PCB插入到相应事件的等待序列,将处理机释放
当被阻塞的进程的资源到位了,或者目标事件出现了,有关进程则会自己调用唤醒原语,执行过程与阻塞态相反。
进程的通信
进程通信是指进程之间的信息交换,PV操作室低级通信方式,而高级的通信方式可以以较高的效率传输大量数据的通信方式,有以下三类
1.共享存储
通信的进程之间有一块可以直接访问的共享空间,通过对这片共享空间进行读写操作实现进程之间的信息互换。共享存储有两种方式:低级的共享是基于数据结构的共享;高级共享是基于存储区的共享。
2.消息传递
进场之间的数据交换以格式化消息为单位。进程通过操作系统提供的发送信息和接收信息的原语进行数据交换,这是目前最广泛使用的进程通信方式,在微内核中,微内核与各个服务器之间的通信就采用了消息传递机制。该机制可以很好的支持多处理机系统、分布式系统和计算机网络。
消息传递有两种通信方式:
- 直接通信方式:发送进程直接把消息发送给接收进程,接收进程从消息缓冲队列中接收信息
- 间接通信方式:发送消息的进程将消息发送给某个中间实体,接收进程从中间实体之中提取信息,这种中间实体又称为信箱。
3.管道通信
管道通信是一种特殊的方式,所谓管道是指用于连接一个读进程和一个写进程的特殊共享文件。将管道提供输入的发送进程以字符流的方式将大量数据送入管道,而接收管道输出的接收进程则从管道中读取数据。为了协调双方通信,管道机制必须要提供以下三方面的协调能力:互斥、同步和确认对方存在
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