操作系统原理学习笔记（3）之进程操作与进程通信(关键词：操作系统原理学习笔记)

一、进程操作

    进程创建、进程终止、进程通信等等

    1.进程创建（OS开启之后，首先有0号进程）

共享（duplicate，而不是copy），虽然子进程的内容和父进程的内容是一样的，但是是在内存空间的不同位置。

例如：（子进程共享父进程的所有资源）父进程所带的程序代码，子进程也有了程序代码了，但是程序代码是复制了一份，放在另外一个新的位置，交给子进程。子进程不是与父进程共享代码。

过去某些经典的OS父进程创建子进程之后，采用的一种策略：

解释：父进程fork()创建了子进程之后，父进程等待，子进程继承了父进程所有的资源，但是子进程往往不想要用这些继承下来的资源，子进程又去调用另外一个系统调用exec()，把新的程序装入。父进程等待（此时不占用CPU），直到子进程发了一个终止的系统调用exit()（子进程做完事情了，要退出了）之后，操作系统把这个信号返回给父进程，父进程再从等待队列里面唤醒，父进程再往下继续执行。

Unix环境fork一个进程的功效：

如上代码的解释：

Pid_t pid; 定义一个pid，是Pid_t类型。此时只有一个进程。定义了一个局部变量pid，在堆栈里面。

pid = fork(); 先看fork()系统调用，创建子进程。如果是Linux，则子进程完全继承了父进程的一切。子进程是一个独立的进程，父进程是一个独立的进程。唯一不同的是pid号。父进程返回的AX的值是一个非零的正整数，这个数是子进程的pid号，而子进程返回的AX寄存器的值是0，只有这一点不同，其他一模一样。含义：子进程也拥有了这么一个完整的函数代码，包括main，包括Pid_t的申请，但是对于子进程来讲，Pid_t pid在子进程里面并没有执行。

往后，父进程和子进程均有各自的执行、相互独立。CPU给了父进程，则父进程执行，给了子进程，则子进程执行。

下面，分别来看父进程、子进程的执行。

父进程

    由于父进程的pid是非零正整数，所以if、else if语句块均跳过，不执行。执行else后的语句块：

    wait(NULL) ：意思是要等待子进程执行完了之后，它才做，父进程在wait里面等待，主动交出CPU，处于等待队列，等待的对象是子进程返回。等子进程执行完毕后，它才从wait里面返回回来，它才有可能去执行下一句话printf。然后exit(0)。父进程的副作用是输出Child Complete。

子进程

    子进程也要做pid = fork()中的=符号，子进程拿到的pid是0，所以，if语句块跳过，执行else if语句块。执行execlp系统调用。

注意：父进程、子进程的执行顺序取决于CPU调度。因为父进程、子进程是完全独立的。

因此，这个C语言程序经过fork()操作之后，它会变成两个独立运算的东西。

二、进程终止

正常终止手段 exit

异常终止手段 abort

三、进程间合作

四、进程通信（Interprocess Communication IPC）

进程之间通信的方法，有很多。比如signal、管道、共享内存、消息传递。

经典案例：生产者-消费者问题

IPC

比较流行的、好的办法：消息系统

同步通信 vs 异步通信

同步通信

send操作：发送端发送消息，发送端等待，等到接收端接收到消息，并且接收端确认接收到了，发送端接收到了确认的信息，发送端才可以往下做事情。若发送端没有接收到，则继续等待。例如TCP协议。

receive操作：

TCP优点：发出去的数据，都可以确定知道发出去的数据是否到达。缺点：慢。

异步通信

send操作：发送端发出去一个消息，发送端可以立马做别的事情，不管消息有没有到达。如IP协议。

IP优点：发出去数据之后，就可以继续做自己的事情，通信的性能好、反应快。缺点：不可靠。

参考文献：

1.《操作系统概念》

2.操作系统-浙江大学