一、进程的基本概念

1.1 进程的概念

• 程序：静态的，存放在磁盘里的可执行文件，是一系列的指令集合
• 进程Process：动态的，是程序的一次执行过程

1.2 进程的组成

• 数据结构PCB(process control block)，即进程控制块
  1. PID(进程ID,process ID：os为进程分配的唯一的、不重复的号，是进程存在的唯一标志)
  2. UID(进程所属用户：基本进程描述信息，可以让os区分各个进程)
  3. 分配的资源(内存、I/O设备、使用那些文件等：用于实现os对资源的管理)
  4. 运行情况(CPU运行时间、磁盘使用情况、网络流量使用情况：用于实现os对系统进程的控制、调度)
• 一个进程实体(进程映像)由PCB、程序段、数据段组成，进程实体反应了进程在某一时刻的状态
• 进程是动态的，进程实体(进程映像)是静态的
• 进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度(os让进程在CPU上运行)的独立单位
  

1.3 进程的特征

• 动态性(最基本特性)：进程是程序的一次执行过程，是动态地产生、变化和消亡的
• 并发性：内存中有多个进程实体，各进程可并发执行
• 独立性：进程是能独立运行、独立获得资源、独立接受调度的基本单位
• 异步性：各进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进操作系统要提供“进程同步机制”来解决异步问题
• 结构性：每个进程都会配置一个PCB；结构上看，进程由程序段、数据段、PCB组成

1.4 进程的状态

• 三种基本状态：
  1. 运行态Runing：占有CPU，并在CPU上运行
  2. 就绪态Ready：已具备运行条件，但没有空闲CPU暂时不能运行
  3. 阻塞态/等待态Waiting/Blcoked：因等待某一事件而暂时不能运行
• 其他两种状态：
  1. 创建态/新建态New：进程正在被创建，os为进程分配资源、初始化PCB
  2. 终止态/结束态Terminated：进程正从系统中撤销，回收进程拥有的资源、撤销PCB
• 进程PCB中有变量state表示当前状态
  

1.5 进程的组织方式

• 链式方式：
  1. 按照进程状态将PCB分为多个队列：执行指针、就绪队列指针、阻塞队列指针(等待打印机的阻塞队列、等待磁盘的阻塞队列…)
  2. 操作系统持有指向各队列的指针
• 索引方式：
  1. 根据进程状态不同，建立几张索引表：执行指针、就绪表指针、阻塞表指针
  2. 操作系统持有指向各索引表的指针

二、进程的行为

进程控制会导致进程状态的转换，无论哪个进程控制原语，要做的无非三类事情：

• 更新PCB中的信息
  1. 所有的进程控制原语一定都会修改进程状态标志
  2. 剥夺当前运行进程的CPU使用权必然需要保存其运行环境
  3. 某进程开始运行前必然要恢复期运行环境
• 将PCB插入合适的队列
• 分配/回收咨源

2.1 进程控制的基本概念

• 进程控制的主要功能：对系统中的所有进程实施有效的管理，它具有创建新进程、撤销已有进程、实现进程转换等功能
• 如何实现进程控制？原语
  1. 原语的执行具有原子性，即执行过程一气呵成、期间不允许被中断
  2. 通过“关中断指令”和“开中断指令”这两个特权指令实现其原子性

2.2 进程控制相关的原语

2.2.1 进程的创建

2.2.2 进程的终止

2.2.3 进程的阻塞与唤醒

2.2.4 进程的切换

2.3 进程通信IPC

• 进程间通信Inter-Process Communication,IPC：两个进程之间产生数据交互
• 进程通信需要操作系统支持：进程是分配系统资源的单位(包括内存地址空间)，因此各进程拥有的内存地址空间相互独立

2.3.1 共享存储

• 基于数据结构的共享
• 基于存储区的共享

2.3.2 消息传递

• 直接通信方式
• 间接通信方式

2.3.3 管道通信