操作系统学习笔记——第二章 进程管理

在学习操作系统时总结了笔记,并分享出来,特别是蓝色和红色字体。有问题请及时联系博主:Alliswell_WP,转载请注明出处。

参考书:《操作系统》谌卫军等,清华大学出版社,2012年5月
参考视频:清航全套计算机专业课视频

 

目录

1.进程(Process)

2.线程(Thread)

3.进程间通信

4.经典的IPC问题

5.进程调度

 

第二章 进程管理(进程三种状态的转换?如何共享数据?低级通信?高级通信?互斥(引入的原因及如何解决)?PV原语、经典的三大IPC问题及解决方案、进程调度的优先级、死锁)

1.进程(Process)

为什么使用进程?Why processes?

为了提高计算机系统中各种资源的利用率,现代操作系统广泛采用多道程序技术(multi-programming),使多个程序同时在系统中存在并运行。

X86 CPU 寄存器

操作系统学习笔记——第二章 进程管理_第1张图片

程序1      程序2

 操作系统学习笔记——第二章 进程管理_第2张图片

问题:硬件只有一份,如何使这两个程序同时运行?

为此,操作系统设计者提出了进程的概念。

什么是进程?A process = a program in execution

一个进程应该包括:

-程序的代码;

-程序的数据;

-CPU寄存器的值,如PC,用来指示下一条将运行的指令、通用寄存器等;

-堆、栈;

-一组系统资源(如地址空间、打开的文件)

总之,进程包含了正在运行的一个程序的所有状态信息。

扩展:栈的作用是什么?保存临时数据、函数调用时来分配栈针来存放形参和局部变量

进程和程序的区别?

程序是静态的,进程是动态的。

进程的特性

-动态性:程序的运行状态在变,PC、寄存器、堆和栈等;

-独立性:是一个独立的实体,是计算机系统资源的使用单位。每一个进程在一个“虚拟计算机”上运行,每个进程都有“自己”的PC和内部状态,运行时独立于其他的进程(虚拟PC和物理PC);

如何实现逻辑PC?

在内存开辟一段空间,实现不同进程物理PC和逻辑PC轮流切换。

引起进程创建的三个主要事件?

-系统初始化时;

-在一个正在运行的进程当中,执行了创建进程的系统调用;

-用户请求创建一个新进程。

进程的三个基本状态

-运行状态(Running):进程占有CPU,并在CPU上运行。处于此状态的进程数目小于等于CPU的数目。

-就绪状态(Ready):进程已经具备运行条件,但由于CPU忙暂时不能运行,只要分得CPU即可运行;

万事俱备只欠东风,只欠CPU

-阻塞状态(Blocked/Waited):指进程因等待某种事件的发生而暂时不能运行的状态(如I/O操作或进程同步),此时,即使CPU空闲,该进程也不能运行。

类比:修自行车……(运行——正在修;就绪——正在修别人的车,等空闲修;阻塞——坏零件,买回来才能修)

进程的状态及其转换

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引起进程状态转换的具体原因如下:

运行态→等待态:等待使用资源;如等待外设传输;等待人工干预。

等待态→就绪态:资源得到满足;如外设传输结束;人工干预完成。

运行态→就绪态:运行时间片到;出现有更高优先权进程。

就绪态—→运行态:CPU 空闲时选择一个就绪进程。

问题:1)进程正常运行(未阻塞)时处于什么状态?运行态或就绪态

2)此页正在讲的PPT处于什么状态?阻塞态

3)是否有其他的状态转换?没有,这三种只有四种情况。

程序 = 数据结构 + 算法

描述进程的数据结构:进程控制块(Process Control Block,PCB)

系统为每个进程都维护了一个PCB,用来保存与进程有关的各种状态信息。

PCB中的主要内容

操作系统学习笔记——第二章 进程管理_第4张图片

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系统用PCB来描述进程的基本情况以及运行变化的过程,PCB是进程存在的唯一标志。

进程的创建:为该进程生成一个PCB;

进程的终止:回收它的PCB;

进程的组织管理:通过对PCB的组织管理来实现;

状态队列

-由操作系统来维护一组队列,用来表示系统当中所有进程的当前状态;

-不同的状态分别用不同的队列来表示(运行队列、就绪队列、各种类型的阻塞队列);

-每个进程的PCB都根据它的状态加入到相应的队列当中,当一个进程的状态发生变化时,它的PCB从一个状态队列中脱离出来,加入到另外一个队列。

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如何实现队列?链表

2.线程(Thread)

 为什么要引入线程?

【案例】编写一个MP3播放软件。核心功能模块有三个:1)从MP3音频文件当中读取数据;2)对数据进行解压缩;3)把解压缩后的音频数据播放出来。

单进程的实现方法

 1 main()
 2 {
 3     while(TRUE)
 4     {
 5         Read();//I/O
 6         Decompress();//CPU
 7         Play();//I/O         
 8     }
 9 }
10 Read(){……}//读数据
11 Decompress(){……}//解压缩
12 Play(){……}//播放

 

问题:1)播放出来的声音能否连贯?2)各个函数之间不是并发执行,影响资源的使用效率;

 多进程的实现方法

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问题:进程之间如何通信,共享数据?

怎么来解决这些问题?

需要提出一种新的实体,满足一下特性:1)实体之间可以并发地执行;2)实体之间共享相同的地址空间;

这种实体就是:线程

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进程 = 线程 + 资源平台

优点:1)一个进程可以同时存在多个线程;2)各个线程之间可以并发地执行;3)各个线程之间可以共享地址空间。

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理解:为什么CPU寄存器的值和栈的值不能共享?

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3.进程间通信

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需要讨论的问题:

-进程间如何通信呢,如何来相互传递信息呢?

-当两个或多个进程在访问共享资源时,如何确保它们不会相互妨碍——进程互斥问题;

-当进程之间存在着某种依存关系时,如何来调整它们运行的先后次序——进程同步问题。

生活中的例子:教室的座位——互斥、两同学相约看电影——同步

进程间通信方式

-低级通信:只能传递状态和整数值(控制信息)

-高级通信:能够传送任意数量的数据

如何实现通信?能否共享内存单元(全局变量或共享缓冲区)?

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进程间互斥

产生的原因:1)进程宏观上并发执行,依靠时钟中断来实现微观上轮流执行;2)访问共享资源。

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竞争状态(race condition):两个或多个进程对同一共享数据同时进行读写操作,而最后的结果是不可预测的,它取决于各个进程具体运行情况。

解决之道:在同一时刻,只允许一个进程访问该共享数据,即如果当前已有一个进程正在使用该数据,那么其他进程暂时不能访问。这就是互斥的概念。

(备注:例子有点问题?进程之间不可以共享数据!此例子不严谨)

实现互斥访问的四个条件

1)任何两个进程都不能同时进入临界区;

2)不能事先假定CPU的个数和运行速度;

3)当一个进程运行在它的临界区外面时,不能妨碍其他的进程进入临界区;

4)任何一个进程进入临界区的要求应该在有限时间内得到满足。
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基于繁忙等待的互斥实现

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 1 #define FALSE 0
 2 #define TRUE 1
 3 #define N 2//进程的个数
 4 int turn;//轮到谁?
 5 int interested[N];//兴趣数组,初始值均为FALSE
 6 void enter_region(int process)//process=0或1
 7 {
 8 int other;//另外一个进程的进程号
 9 other=1-process;
10 interested[process]=TRUE;//表明本进程感兴趣
11 turn=process;//设置标志位
12 while( turn=process&& interested[other]=TRUE);
13 }
14 void leave_region(int process)
15 {
16 interested[process] = FALSE;//本进程已离开临界区
17 }

Peterson算法解决了互斥访问的问题,而且不会相互妨碍,可以完全正常地工作。

分析:

第一种情况:

P0在执行完other=1-process;后时钟中断;P1正常执行

全局变量:

turn:      interested:[0](0)  [1](0)

局部变量(栈):

P0——process:0;other:1——>P0时钟中断

P1——process:1;other:0——interested:[0](0) [1](1);turn:1——while循环条件不成立(interested[0]等于0,不等于1),卡不住,P1往下执行——>然后P0继续执行;interested:[0](1) [1](1);turn:0——while循环条件成立(turn等于process等于0;interested[1]等于1;),P0卡住,P0不能往下执行

——>P1进入,P0卡住

第二种情况:

P0在执行interested[process]=TRUE;后时钟中断;P1正常执行

全局变量:

turn:      interested:[0](0)  [1](0)

局部变量(栈):

P0——process:0;other:1;interested:[0](1) [1](0)——>P0时钟中断

P1——process:1;other:0——interested:[0](1) [1](1);turn:1——while循环条件成立(turn等于process等于1;interested[0]等于1;),P1卡住,P1不能往下执行——>然后P0继续执行;turn:0——while循环条件成立(turn等于process等于0;interested[1]等于1;),P0卡住,P0不能往下执行——>然后P1继续执行(在while处);——while循环条件不成立(turn(0),不等于process(1)),P1卡不住,P1往下执行——>然后P0继续执行——while循环条件成立(turn等于process等于0;interested[1]等于1;),P0卡住,P0不能往下执行

——>P1进入,P0卡住

核心:时钟中断;

解决方法:一步步执行

小结:以上的各种方法,都是基于繁忙等待(busy waiting)的策略,都可归纳为一种形式:当一个进程想要进入它的临界区时,首先检查一下是否允许它进入,若允许,就直接进入了;若不允许,就在那里循环地等待,一直等到允许它进入。

缺点:1)浪费CPU时间;2)可能导致预料之外的结果(如:一个低优先级进程位于临界区中,这时有一个高优先级的进程也试图进入临界区)

问题步骤描述:

-一个低优先级的进程正在临界区中;

-另一个高优先级的进程就绪了;

-调度器把CPU分配给高优先级的进程;

-该进程也想进入临界区;

-高优先级进程将会循环等待,等待低优先级进程退出临界区;

-低优先级进程无法获得CPU,无法离开临界区。

解决之道:

-当一个进程无法进入临界区时,应该被阻塞起来(sleep);

-当一个进程离开临界区时,需要去唤醒(wake up)被阻塞的进程;

-克服了繁忙等待方法的两个缺点(浪费CPU时间、可能死锁)。

现有的进程互斥问题形式:两个或多个进程都想进入各自的临界区,但在任何时刻,只允许一个进程进入临界区。

新的进程互斥问题形式:两个或多个进程都想进入各自的临界区,但在任何时刻,只允许N个进程同时进入临界区(N≥1)。

如何解决?信号量PV操作

-1965年由著名的荷兰计算机科学家Dijkstra提出,其基本思路是用一种新的变量类型(semaphore)来记录当前可用资源的数量。

-semaphore的取值可正可负,正数表示当前空闲资源的数量,负数的绝对值表示正在等待进入临界区的进程个数。

-信号量是由操作系统来维护的,用户进程只能通过初始化和两个标准原语(P、V原语)来访问。初始化可指定一个非负整数,即空闲资源总数。

备注:原语就是函数

-P、V原语包含有进程的阻塞和唤醒机制,因此在进程等待进入临界区时不会浪费CPU时间;

-P原语:申请一个空闲资源(把信号量减1),若成功,则退出;若失败,则该进程被阻塞;

-V原语:释放一个被占用的资源(把信号量加1),若发现有被阻塞的进程,则选择一个唤醒之。

信号量和P、V原语的实现

信号量结构体类型的定义:

1 typedef struct
2 {
3 int count;//计数变量
4 struct PCB*queue;//进程等待队列
5 }semaphore;

P原语:申请一个资源

 1 P( semaphore S)
 2 {
 3   --S.count;//表示申请一个资源;
 4   if(S.count<0)//表示没有空闲资源;
 5   {
 6     该进程进入等待队列S.queue末尾;
 7     阻塞该进程;
 8     调用进程调度器;//OSSched()
 9   }
10 }

V原语:释放一个资源

1 V( semaphore S)
2 {
3   ++S.count;//表示释放一个资源;
4   if(S.count<=0)//表示有进程被阻塞;
5   {
6   从等待队列S.queue中取出一个进程;
7   把该进程改为就绪状态,插入就绪队列
8   }
9 }

Windows 2000

-CreateSemaphore(创建信号量)

-WaitForSingleObject(P操作)

-ReleaseSemaphore(V操作)
μCOS-Ⅱ

-osSemCreate(创建信号量)

-osSemPend(P操作)

-osSemPost(V操作)

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备注:互斥信号量初始化为1

分析:PV原语为什么可以实现进程互斥访问?

原理:PV原语不会中断

思考步骤:如果P1执行P(mutex);;--S.count后count为0,if判断不成立,继续往下执行,进入临界区,发生了中断(此时P1为就绪队列)——>P2执行P(mutex);;--S.count后count为-1,if判断成立,P2进入阻塞队列;——>P3执行P(mutex);;--S.count后count为-2,if判断成立,P3进入阻塞队列——(此时就绪队列:P1;阻塞队列:P2——P3)

——>P1继续执行,V(mutex);;++S.count;后count为-1,if判断成立(把P2取出,阻塞改为就绪,P1就绪)——>P2继续执行(接着上回P操作中if条件的最后),进入临界区,然后V(mutex);;++S.count;后count为0,if判断成立(把P3取出,阻塞改为就绪,P1,P2就绪) ——>P3继续执行(接着上回P操作中if条件的最后),进入临界区,然后V(mutex);;++S.count;后count为1,if判断不成立,然后P3进入非临界区——>P1、P2进入非临界区

 

进程间的同步是指多个进程中发生的事件存在某种时序关系,因此在各个进程之间必须协同合作,相互配合,使各个进程按一定的速度执行,以共同完成某一项任务。

同步:合作。互斥:竞争。

只考虑基于信号量的同步问题。

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考虑:(S初值为0)若先进程P1(先A,然后V(S)),S=1——>然后P2,P(S),S=0,执行B——先A后B可以

(S初值为0)若先进程P2,P(S),S=-1,卡住,不执行,P2阻塞——>然后执行P1(先A,在调用V(S)),S=0,唤醒B,执行B——先A后B可以

4.经典的IPC问题

1)生产者一消费者问题

2)哲学家就餐问题

3)读者一写者问题

用信号量来解决,主要问题:如何选择信号量,如何安排P、V原语的顺序。

1)生产者一消费者问题

两个进程(生产者和消费者)共享一个公有的、固定大小的缓冲区,生产者不断地制造产品,并把它放入缓冲区,而消费者不断地把产品取出来,并且使用它。要求这两个进程相互协调,正确地完成各自的工作。

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问题分析

对于生产者进程:制造一个产品,当要送入缓冲区时,要检查缓冲区是否有空位,若是,才可将产品送入缓冲区,并在必要时通知消费者;否则等待;

对于消费者进程:当它去取产品时,先要检查缓冲区中是否有产品可取,若有,则取走一个,并在必要时通知生产者;否则等待。

这种相互等待,并互通信息就是典型的进程同步。

同时,缓冲区是个临界资源,因此,各个进程在使用缓冲区的时候,还是个互斥问题。

信号量的定义

semaphore BufferNum;//空闲的缓冲区个数,初值为N

semaphore ProductNum;//缓冲区当中的产品个数,初值为0

semaphore Mutex;//用于互斥访问的信号量,初值为1

1 main()
2 {
3   cobegin
4   producer();
5   consumer();
6   coend
7 }

生产者进程

 1 void producer(void)
 2 {
 3   int item;
 4   while(TRUE)
 5   {
 6     item=produce_item();//制造一个产品
 7     P(BufferNum);//是否有空闲缓冲区
 8     P(Mutex);//进入临界区
 9     insert_item(item);//产品放入缓冲区
10     V(Mutex);//离开临界区
11     V(ProductNum);//新增了一个产品
12   }
13 }

消费者进程

 1 void consumer(void)
 2 {
 3   int item;
 4   while(TRUE)
 5   {
 6     P(ProductNum);//缓冲区中有无产品
 7     P(Mutex);//进入临界区
 8     item=remove_item()//从缓冲区取产品
 9     V(Mutex);//离开临界区
10     V(BufferNum);//新增一个空闲缓冲区
11     consume_item(item);//使用该产品
12   }
13 }

2)哲学家就餐问题

1965年,由Dijkstra提出并解决,后来逐渐成为该领域的一个经典问题,或者说,是一块试金石,用来试验新的进程同步方法的优劣。
操作系统学习笔记——第二章 进程管理_第25张图片

每个哲学家的动作只有两种:进餐和思考。当一个哲学家感到饥饿时,他试图去获得他左边和右边的两把叉子(一次取一把,顺序无关),然后才能开始进餐。吃完以后,他需要把两把叉子放回原处,然后继续思考。

问题是:如何保证哲学家们的动作有序进行?如:不出现相邻者同时要求进餐,也不出现有人永远拿不到叉子。

方案一

 1 #define N 5 //哲学家个数
 2 void philosopher(int i)//哲学家编号:0-4
 3 {
 4   while(TRUE)
 5   {
 6     think();//哲学家在思考
 7     take_fork(i);//去拿左边的叉子
 8     take_fork((i+1)%N);//去拿右边的叉子
 9     eat();//吃面条中.…
10     put_fork(i);//放下左边的叉子
11     put_fork((i+1)%N);//放下右边的叉子
12   }
13 }

问题:不正确,可能导致死锁。

方案二

 1 semaphore mutex //互斥信号量,初值
 2 void philosopher(int i)//哲学家编号i:0-4
 3 {
 4   while(TRUE)
 5   {
 6     think();//哲学家在思考
 7     P(mutex);//进入临界区
 8     take_fork(i);//去拿左边的叉子
 9     take_fork((i+1)%N);//去拿右边的叉子
10     eat();//吃面条中…
11     put_fork(i);//放下左边的叉子
12     put_fork((i+1)%N);//放下右边的叉子
13     V(mutex);//退出临界区
14   }
15 }

问题:互斥访问。正确,但每次只允许一人进餐

方案2的缺点:它把就餐(而不是叉子)看成是必须互斥访问的临界资源,因此会造成(叉子)资源的浪费。从理论上说,如果有五把叉子,应允许两个不相邻的哲学家同时进餐。

哲学家就餐问题的解答

思路(1)哲学家自己怎么来解决这个问题?

指导原则:要么不拿,要么就拿两把叉子。

-S1思考中…

-S2进入饥饿状态;

-S3如果左邻居或右邻居正在进餐,等待;否则转S4

-S4拿起两把叉子;

-S5吃面条…

-S6放下左边的叉子;

-S7放下右边的叉子;

-S8新的一天又开始了,转S1

思路(2)计算机程序怎么来解决这个问题?

指导原则:不能浪费CPU时间;进程间相互通信。

-S1思考中…

-S2进入饥饿状态;

-S3如果左邻居或右邻居正在进餐,进入阻塞状态;否则转S4

-S4拿起两把叉子;

-S5吃面条..…

-S6放下左边的叉子,看看左邻居现在能否进餐(饥饿状态、两把叉子都在),若能则唤醒之;

-S7放下右边的叉子,看看右邻居现在能否进餐,若能,唤醒之;

-S8新的一天又开始了,转S1

思路(3)怎么样来编写程序?
1.必须有一个数据结构,来描述每个哲学家的当前状态;

2.该数据结构是一个临界资源,各个哲学家对它的访问应该互斥地进行——进程互斥;

 一个哲学家吃饱后,可能要唤醒它的左邻右舍,两者之间存在着同步关系——进程同步;

数据结构的定义

1 #define N  5//哲学家个数
2 #define LEFT (G+N-1)%N//第个哲学家的左邻居
3 #define RIGHT (i+1)%N //第i个哲学家的右邻居
4 #define THINKING 0//思考状态
5 #define HUNGRY  1//饥饿状态
6 #define EATING  2//进餐状态
7 int state[N];//记录每个人的状态
8 semaphore mutex;//互斥信号量,初值1
9 semaphore s[N];//每人一个信号量,0

操作系统学习笔记——第二章 进程管理_第26张图片

函数philosopher的定义

 1 void philosopher(int i)//i的取值:0到N-1
 2 {
 3   while(TRUE)//封闭式开发,一直循环
 4   {
 5     think();//思考中…
 6     take_forks(i);//拿到两把叉子或被阻塞
 7     eat();//吃面条中…
 8     put_forks(i);//把两把叉子放回原处
 9   }
10 }

 函数take_forks的定义

1 //功能:要么拿到两把叉子,要么被阻塞起来。
2 void take_forks(inti)//i的取值:0到N-1
3 {
4   P(mutex);//进入临界区
5   state[i]=HUNGRY;//我饿了!
6   test(i);//试图拿两把叉子
7   V(mutex);/退出临界区
8   P(s[i]);//没有叉子便阻塞
9 }

 函数test的定义

1 void test(int i)//i的取值:0到N-1
2 {
3   if(stateli]=HUNGRY &&state[LEFT]!=EATING &&state[RIGHT]!=EATING)
4   {
5     state[i]=EATING;//两把叉子到手
6     V(s[i]);//第i人可以吃饭了
7   }
8 }

 函数put_forks的定义

1 //功能:把两把叉子放回原处,并在需要的时候,去唤醒左邻右舍。
2 void put_ forks(int i)//i的取值:0到N-1
3 {
4   P(mutex);//进入临界区
5   state[i]=THINKING;//交出两把叉子
6   test(LEFT);//看左邻居能否进餐
7   test(RIGHT);//看右邻居能否进餐
8   V(mutex);//退出临界区
9 }

3)读者一写者问题

问题描述:在一个航空定票系统当中,有很多个竞争的进程想要访问(读、写)系统的数据库。

访问规则是:在任何时候,可以允许多个进程同时来读,但如果有一个进程想要更新(写)该数据库,则其他的任何进程都不能访问,包括读者和写者。问题是:怎么样来编程实现读者和写者。

问题分析

任何时候“写者”最多只允许一个,而“读者”可以有多个:

-“读一写”是互斥的;

-“写一写”是互斥的;

-“读一读”是允许的;

基于读者优先策略的方法

假设读者来:

1)若有其它读者在读,则不论是否有写者在等,新读者都可以读(读者优先):

2)若无读者、笃者,则新读者也可以读:

3)若无读者,且有写者在写,则新读者等待:

假设写者来:

1)若有读者,则新写者等待:

2)若有其它写者,则新写者等待:

3)若无读者和写者,则新写者可以写;

-需要设置一个计数器rc,用来记录并发运行的读者个数;

-对于各个读者而言,该计数器是一个临界资源,对它的访问必须互斥进行,因此设置一个互斥信号量S_mutex;

-对于各个写者而言、写者与所有的读者而言,数据库是一个临界资源,对它的访问必须互斥地进行,因此设置一个互斥信号量S_db。

读者——写者问题的一个解答

int rc=0//并发读者的个数
semaphore S_mutex;//对rc的互斥信号量,初值1
semaphore S_db;//对数据库的信号量,初值1

void writer(void)
{
  think_up_data();//生成数据,非临界区
  P(S_db);//希望访问数据库
  write_data_base();//更新数据库
  V(S_db);//退出临界区
}
 1 void reader(void)
 2 {
 3   P(S_mutex);//互斥地访问计数器rc
 4   rc++;//新增了一个读者
 5   if(rc=1) P(S_db);//如果是第一个读者…
 6   V(S_mutex);//退出对rc的访问
 7   read_data_base();//读取数据库的内容
 8   P(S_mutex);//互斥地访问计数器rc
 9   rc--;//减少一个读者
10   if(rc=0) V(S_db);//如果是最后一个读者
11   V(S_mutex);//退出对rc的访问
12   use_data_read();//使用数据,非临界区
13 }

测试几个例子:

RRW——R1进入,R2进入,W1在writer中P(S_db)被挡住

RWR——R1进入,W1在writer中P(S_db)被挡住,R2进入(体现了读者优先)

WRR——W1进入,R1在reader中if后的P(S_db)被挡住,R2在reader中P(S_mutex)被挡住

5.进程调度

在多道系统当中,往往有多个进程同时在内存中运行。在任何时刻,一个进程只可能是以下三种状态之一:

-运行状态:该进程正在CPU上运行,每个CPU上最多只能有一个进程在运行;

-就绪状态:进程已经就绪,随时可以运行;

-阻塞状态:如在某个信号量上被阻塞,等待I/O

与此相对应,操作系统会维护相应的状态队列。

要解决的问题

WHEN:何时分配CPU一调度的时机

WHAT:按什么原则分配CPU一调度算法

HOW:如何分配CPU一进程的上下文切换

何时调度?

1)当一个新的进程被创建时,是执行新进程还是继续执行父进程?

2)当一个进程运行完毕时;

3)当一个进程由于I/O、信号量或其他的某个原因被阻塞时;

4)当一个I/O中断发生时,表明某个I/O操作已经完成,而等待该I/O操作的进程转入就绪状态;

5)在分时系统中,当一个时钟中断发生时。

两种调度方式

不可抢占调度方式:一个进程若被选中,就一直运行下去,直到它被阻塞(I/O,或正在等待其他的进程),或主动地交出CPU。以上的情形1一3均可发生调度;

可抢占调度方式:当一个进程在运行时,调度程序可以打断它。以上的情形1-5均可发生调度。

进程切换

进程切换时需要做哪些事情?

保存CPU寄存器中的值!

调度算法(自己看)

-优先级算法(Priority Scheduling):给每个进程设置一个优先级,然后在所有就绪进程中选择优先级最高的那个进程去运行;

-SJF就是一个优先级算法,每个进程的优先级是它的CPU运行时间(时间越短,优先级越高);

-分为可抢占和不可抢占两种方式;各进程优先级的确定方式可分为静态和动态两种。

优先级的确定

-静态优先级方式

基本思路:在创建进程时确定进程的优先级,并保持不变直到进程结束;

缺点:高优先级的进程一直占用CPU,低优先级的进程“饥饿”。

操作系统学习笔记——第二章 进程管理_第27张图片

-I/O繁忙进程:让其进入最高优先级队列,以及时启动/O操作。通常只需一个小时间片,即可处理完一次I/O请求,然后转入到阻塞队列。

-CPU繁忙进程:每次都执行完时间片,进入更低级队列。最终采用最大时间片来执行,减少调度次数。

 

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