操作系统学习2

                                                     进程

1.      前趋图和程序执行

1>    程序执行是有一定的先后顺序的，如Pi—>Pj指的是Pi必须在PJ开始执行前完成

2>    当程序没有写后读、读后写、和写后写的冲突，则可以并行执行（系统结构中的流水线），这样可以提高系统的吞吐量和资源利用率

2.      进程

1>    是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

2>    有并发性，动态性，独立性，异步性四个特征

3>    三种状态：就绪：已经获得处处理机的所有资源，一旦获得处理机就立即执行，放在就绪队列里

          执行：已经获得处理机的正在执行的状态

          阻塞：正在执行的进程由于某件事暂停的状态，放在阻塞队列

4>    后来加的两种状态：创建态：首先申请一个PCB，填写进程管理和控制的信息，在分配系统运行时所需的所有资源

                  终止状态：首先等待操作系统进行善后处理，最后释放PCB，将空间返还给系统

5>    进程的重要操作：挂起操作：将正在进程暂停，讲就绪的进程暂时不接受调度

                激活操作：静止状态改为活动状态

3.      操作系统里的数据结构

1>    目的：为了方便操作系统进行查找设置了资源或者进程的描述、标识、状态、等信息和一批指针

2>    OS管理这些资源的数据结构一般分为四类：内存表、文件表、设备表、用于进程管理的进程表

4.      PCB

1>    记录操作系统所需的，用于描述进程的当前状况以及管理进程运行的全部信息

2>    PCB作为独立运行的基本单位标志（其实TCB也是，只是TCB是在PCB里）

3>    能实现间断运行方式、提供进程管理和调度所需要的信息、也能实现进程的同步和通信

4>    PCB中的信息：进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息

5>    PCB的组织方式：线性：系统所有PCB都放在一张线性表中，在内存中一个特殊的位置

                链接：把所有具有相同状态的PCB链接成一个队列，如就绪队列、阻塞队列、和空白队列

                索引：根据进程的不同状态，建立不同的索引表，如就绪索引表、阻塞索引表

5.      进程控制

1>    操作系统内核：现代的内核都是层次性的，能实现中断处理，原语操作，时钟管理的功能，同时还能管理文件、存储器、设备、处理机等各种系统资源，进程管理就是操作系统内核的事

2>    内核允许一个进程创建另一个进程:创建者是父进程，被创建者是字进程

3>    创建进程的四个步骤：申请空白PCB、为进程分配所需的各种资源、初始化PCB、插入就绪队列

4>    进程终止原因：正常终止：进程执行完毕，异常终止：运行时发生异常，如越界、非法指令、运算错、I/O故障等，外界干预：如操作员和操作系统要解除死锁、父进程请求终止，或父进程终止(父进程一旦终止，他的所有子进程都会终止)

6.      进程的阻塞与唤醒

1>    原因：请求共享资源失败、等待某种操作完成、新数据为到达、等新任务到达

2>    阻塞过程：先暂停进程，再把PCB插入阻塞队列，这时是活动阻塞

3>    挂起和激活：挂起的进程不会接受调度，由活动态改为静止态，把进程从相应的队列删除

7.      进程同步

1>    同步涉及了临街资源和共享资源的分配，两个进程如果没有相同的资源分配问题，单处理机的环境下，可以并发执行，如果有，操作系统则提拱了相应的机制来解决共享资源和临界资源的分配

2>    进程之间存在间接地制约关系和直接制约的关系：间接是使用了共享资源，直接是进程要向另一个进程提供数据

3>    实现公布的机制：互斥、信号量机制、AND型信号量机制、信号量级、管城机制

8.      进程同步

1>    通信类型：共享存储器系统、管道系统、消息传递系统、客户机-服务器系统。

2>    共享存储器系统：把要传递的信息写进内存中的某一块，允许具有权限的进程通信

3>    管道通信：两个进程之间有一个通信文件，称pipe文件，一个进程可以读，一个进程可以写

4>    消息传递系统：将通信的数据封装在消息中，不借助共享存储区或数据结构（在网络中交做报文）直接由一个进程传入另一个进程。

5>    客户机-服务器系统：分为套接字、远程过程调用、和远程方法调用

套接字:一个通信标识的数据结构，包含了通信目的的地址，通信使用的端口号、通信网络的传输协议、进程所在的网络地址、以及针对客户端货服务程序提供不同系统调用的API，分为基于文件型的套接字和基于网络型的套接字

远程过程调用：RPC，是一个通信协议，允许一台主机的进程调用另一台主机的进程，如果是面向对象的编程，则称为远程方法调用

9.      线程的基本概念

1>    由来：由于进程是一个可以拥有资源的独立单位，又是一个可独立和分派和调度的基本单位，后来对称的多处理机的系统出现了，又把线程作为独立调度和分派的单位

2>    线程是调度的基本单位，具有并发型：允许进程中的多个线程并发执行，可以拥有独立的资源（拥有TCB，程序计数器），独立性：这一方面，线程的独立性小，进程里的线程可以共享进程里的资源、系统开销：线程的创建和终止不需要内核的参与，因此膝疼痛开销小，同时多线程还支持多处理机系统

3>    线程也有三个状态：执行，就绪，阻塞。在多线程编程中，进程已经不是可执行的实体

4>    线程有不同的实现方式：有内核支持线程：一般在多处理级的系统中，多线程可以并发执行，内核有支持线程的很小的数据结构，切换起来很快。和用户级线程（执行过程中不需要内核的参与）：这种方式减少了系统的开销，而且用户的实现与OS平台无关，当然还有两种方式的组合方式：这样适应了多方面的需求。