操作系统--进程管理

进程与线程

进程实体=PCB(process control block)+程序段+数据段
PCB，用于描述进程的基本情况和运行状态。创建进程=创建对应进程的PCB；撤销进程=撤销对应的PCB。
PCB是进程存在的唯一标志

进程的状态

1.创建态
2.就绪态
3.运行态
4.阻塞态
5.运行态
除了五状态还有七状态。

进程状态的转换

重点在于就绪态、运行态、阻塞态之间的转换
1.就绪态的进程被调度后，获得处理机资源，变为运行态。
2.运行态的进程在时间片用完后，让出处理机，转换为就绪态。
3.进程请求某一资源时，资源无法分配或等待某一事件发生，进程由运行态变为阻塞态
4.当阻塞态的进程等待的资源和事件得带满足，进程由阻塞态变为就绪态

进程通信

1.共享存储：通信进程之间存在可直接访问的共享空间，通过对共享空间进行读写操作实现通信
2.消息传递：以格式化的信息为单位，通过发送消息和接受消息两个原语实现
3.管道通信：共享存储的优化和发展，时一种半双工的通行方式。

线程

1.进程时资源分配和拥有的基本单位；线程自己不拥有资源，但可以访问所属进程所拥有的资源。
2.在没有引入线程的操作系统中进程是调度的基本单位；引入线程后，线程是调度的基本单位。
3.进程切换开销较大；线程切换开销很小。
4.进程的地址空间之间互相独立；同一进程的各线程间共享进程的地址空间。

用户级线程与内核支持线程

用户级：线程的创建、撤销、同一进程的线程的切换都要在用户空间中实现。线程阻塞会导致整个进程阻塞。
内核级：线程的创建、撤销、切换都在内核空间实现。系统开销大

处理机调度

调度的层次

1.作业调度（高级调度）：内存与辅存之间的调度，每个作业只调度一次，调出一次。
2.内存调度（中级调度）：将暂时不能运行的进程调至外存等待。
3.进程调度（低级调度）
作业调度为进程活动做准备，进程调度使进程正常活动起来，中级调度将暂时不用的进程挂起。

调度算法

1.先来先服务
2.短作业优先
3.优先级调度算法
4.高响应比优先
5.时间片轮转调度算法
6.多级反馈队列调度算法

进程同步

同步原则

1.空闲让进
2.忙则等待
3.有限等待
4.让权等待

临界区互斥的软件实现方法

1.单标志法
2.双标志法先检查：违背忙则等待
3.双标志法后检查：违背空闲让进，有限等待
4.皮特森算法：违背让权等待

临界区互斥的硬件实现方法

1.中断屏蔽方法：简单、高效，但不适用于多处理机
2.硬件指令方法：TSL(TestAndSet）指令：原子操作，读出指定标志后，把标志设为真 && Swap指令：原子操作，交换两个字的内容。

信号量机制.

P操作可以理解为资源减一，资源不够就加入等待队列
V操作可以理解为资源数加一，如果有队列，就将资源分给正在等待的队列
1.同步问题：a事件---V-------------------P--->b事件
2.互斥问题：P----->互斥事件----->V

管程

为了解决大量分散的同步操作给系统管理带来了麻烦，因此引入了管程的概念。
管程是一种代表共享资源的数据结构，包括对该共享数据结构进行操作

经典同步问题

1.生产者-消费者问题
2.读者-写者问题
3.哲学家进餐问题
4.吸烟者问题

死锁

定义：多个进程因竞争资源而造成的互相等待的僵局
产生条件：1.互斥 2.不剥夺 3.请求并保持 4.循环等待
死锁的处理：1.死锁预防 2.避免死锁 3.死锁的检测及解除

死锁预防

破坏产生死锁的四个条件任意一个。

死锁避免

银行家算法

死锁检测和解除

通过资源分配图是否产生死锁，然后采取措施解除死锁，包括：1.资源剥夺法 2.撤销进程法 3.进程回退法