(day28)操作系统发展史+进程

一、操作系统发展史

（一）穿孔卡片（手工操作）

• 一个计算机机房只能被一个卡片使用

  缺点：CPU利用最低

（二）批处理系统（磁带存储）

1. 联机批处理系统

• 支持多用户去使用一个计算机机房

2. 脱机批处理系统

• 高速磁盘：提高文件的读取速度
• 优点：提高CPU的利用率

（三）多道技术

• 单道：多个使用CPU时是串行

• 多道（基于单核情况下）：

  1. 空间上的复用

     一个CPU可以提供给多个用户使用

  2. 时间上的复用（读取记忆保存）

     切换+保存状态

     • 若CPU遇到IO操作，会立即将当前执行程序CPU使用权断开

       优点：CPU的利用率高

     • 若一个程序使用CPU的时间过长，也会立马将当前执行程序使用权断开

       缺点：程序的执行降低

  3. 并发和并行

     并发：看起来像同时在运行，多个程序不停切换+保存状态

     并行：真正意义上的同时在运行，在多核（多个CPU）情况下，同时执行多个程序

二、进程

（一）程序和进程

• 程序：一堆代码
• 进程：一堆代码运行的过程

（二）进程调度

1. 先来先服务调度

根据先后顺序

2. 短作业优先调度

根据用时长短

3. 时间片轮转法

cpu执行的时间1s中，加载N个程序，将1秒等分成多个时间片

4. 分级反馈队列

将执行优先分为多层级别

（三）程序调度时的三个状态

就绪态

所有进程创建时都会进入就绪态，准备调度

运行态

调度后的进程进入运行态

阻塞态

凡是遇到IO操作的进程都会进入阻塞态

若IO结束，必须重新进入就绪态

（三）同步和异步

指的时提交任务的方式

• 同步

  若有两个任务需要提交，在提交任务时，必须等待该任务执行结束后才能继续提交并执行第二个任务

• 异步

  若有两个任务提交，在提交第一个任务时，不需要原地等待，立即可以提交并执行第二个任务

（四）阻塞与非阻塞

• 阻塞

  阻塞态，遇到IO一定会阻塞

• 非阻塞

  就绪态和运行态

（五）创建进程的两种方式

1. 创建进程方式一

from multiprocessing import Process
import time
# 定义一个任务
def task(name):
    print(f'{name}开始执行任务')
    time.sleep(1)
    print(f'{name}的任务已经结束')
    
# target = 执行函数的地址，json位元组，传值给target指向的函数    
if __name__ == '__main__':
    p = Process(target = task,args = ('json',))

    # 像操作系统提交创建进程
    p.start()

• windows

  在window系统下，创建子进程，windows会把父进程代码重新加载一次

• linux/max

  会将当前父进程代码重新拷贝一份，再去执行

1. 创建方式2

class MyProcess(Process):
    def run(self):  # 必须是run
        print(f'{name}开始执行任务')
        time.sleep(1)
        print(f'{name}的任务已经结束')

if if __name__ == '__main__':
    p = MyProcess()
    p.start()     

（六）join方法

告诉操作系统，让子进程结束后再结束父进程

from multiprocessing import Process
import time
# 定义一个任务
def task(name):
    print(f'{name}开始执行任务')
    time.sleep(1)
    print(f'{name}的任务已经结束')

if __name__ == '__main__':
    p = Process(target = task,args = ('json',))
    p.start()  # 告诉操作系统启动子进程
    p.join()  # 告诉操作系统先结束子进程，再结束父进程
    print('主进程')

（七）进程间数据是相互隔离的

主进程和子进程回有各自的名称空间

from multiprocess import Process

x = 100

def func():
    global x
    x = 200
    
if __name__ == '__main__':
    p = Process(target = func)
    p.start()
    print(x)  # 100
    print('主进程')

（八）进程对象的属性

• current_process().pid：获取子进程号

  os.getpid()：获取主进程号

  os.getppid()：获取主主进程号

  p.is_alive()：判断子进程是否存活

  p.terminate()：终止子进程

• cmd中查看进程号：tasklist|findstr 进程号

• 进程号回收的两种条件

  1. join，可以回收子进程与主进程
  2. 主进程正常结束，子进程与主进程也会被回收

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import current_process
import os
import time

def task(name):
    # 获取子进程号
    print(f'{name}开始执行任务',current_process().pid)
    time.sleep(1)
    print(f'{name}的任务已经结束',current_process().pid)

if __name__ == '__main__':
    p = Process(target = task,args = ('json',))
    p.start() 
    p.join()  
    # 直接告诉操作系统，终止子进程
    p.terminate()
    time.sleep(0.1)  # 主进程进入阻塞态，子进程进入运行态
    
    # 判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())
    
    # 获取主进程号
    print('主进程'，os.getpid())  
    
    # 获取主主进程号
    print('主主进程'，os.getppid())

（九）僵尸进程与孤儿进程（了解）

• 僵尸进程

  指的是，子进程已经结束，但是pid号还存在，没有销毁，会占用pid号，占用操作系统资源

• 孤儿进程

  指的是，子进程还在执行，但父进程意外结束

  操作系统优化机制：会回收孤儿进程

（十） 守护进程

指的是，主进程结束后，该主进程产生的所有子进程也会跟着结束，并结束

p1.daemon = True ：代表是守护进程

面试题

1. 同步和异步，阻塞和非阻塞是同一个概念吗？

   答：不是同一个概念，不能混为一谈

2. 最大化提高cpu的使用率：

   尽可能减少不需要的IO操作