进程管理-问答

1. 什么是进程模型？
   所有的程序，包括操作系统，都被组织成若干顺序进程
2. 进程怎么创建？
   （1）正在运行的进程创建（2）用户要求创建（3）系统初始化（4）批处理初始化
3. unix可以直接创建进程吗？
   不行，得fork和execve连着来
4. fork会做什么？
   fork会让子进程得到一个跟父进程一样的地址空间（副本），但是他们时间不会共享内存，要么是共享内存无法写入，要么是共享内存只能通过写时复制的方式
5. 进程存在层次吗？
   在unix中存在，父进程和子进程之间有着继承关系形成进程组，当用户发出一个信号时，进程组所有成员都可以得到，windows中 不存在层次（有句柄，但是句柄可以赋值传递）
   6.进程的状态以及转换方式？
   阻塞，运行，就绪，操作系统发现无法运行就转入阻塞（比如说等待IO），调度程序负责运行和就绪之间的转换，如果等待的事情发生（比如说输入），那么阻塞会转为就绪
6. 什么是进程表？作用是什么？
   进程表是操作系统为了可以再次启动进程而存储的信息， 也成为进程控制块（PCB）
7. 线程和进程的区别？
   线程共享了地址空间
8. 为什么设定了thread_yield
   因为线程没有办法通过时钟中断来强制让出CPU所以需要让线程自动交出CPU，而且进程之间互不认识需要竞争，而线程往往是由同一个程序员编写，可以协作
9. 用户态的线程实现与核心态的线程实现的区别？
   优点：
   （1）用户态不依赖于操作系统，通用性强
   （2）用户态不需要陷入内核，不需要对内存高速缓存刷新，快
   （3）用户态可以控制自己的线程调度，比如说一个垃圾回收线程你可能不希望不经意的停止
   缺点：
   （1） 如何处理一个会导致阻塞的系统调用是一个问题，因为我们之所以用线程，就是希望说避免阻塞的线程影响其他线程，而一个会导致阻塞的系统调用是不可接受的，目前有两种方式，要么我就直接改写操作系统，实现非阻塞系统调用，但是这个成本很高，还需要修改系统，违背了我们之前的第一条，第二种办法适用于一些操作系统，它们会提供select语义让你知道这个系统调用是否会导致阻塞，如果有这个语义，我们就可以说在执行系统调用之前，先判断一下，如果会阻塞，那就切换运行另外一个线程，直到语义安全为止
   （2）第二个问题也有点像，就是缺页中断，由于程序的所有指令不是一次性放入的，所以如果内存发现没有，操作系统会中断这个，进行磁盘IO获取指令（页面故障）
   （3）单独进程里面是没有时钟中断的，因此没有办法用轮转调度，所以如果一个线程开始运行，那么没有任何办法中断（除非它自己放弃回归），一种解决办法是进程自己主动要时钟中断，但是效率不高，而且可能会导致破坏了进程自身的时钟（如果线程也有时钟中断）
   核心态线程的话就没有这些问题，最大的问题就是慢，即便如此，还是可能有其他潜在问题，比如说一个进程被fork之后，线程是否该被复制呢？
   11.列举一下实现互斥的几种方案
   （1）屏蔽中断，就是不对任何中断响应（包括时钟中断），那么就不会切换进程，就不用担心共享内存被修改，缺点在于，将屏蔽中断的权利交给用户不是一个让人放心的选择（不过在内核中倒是不错），而且对于多核CPU无助于是
   （2）锁，但是软件方案的锁没法处理（两进程同时看到，同时设置）的情景
   （3）严格的控制转入，严格按1，2，3，4来一次进入临界区，缺点是如果有一个很慢的进程，则需要等待（因为轮到它进去，而它在执行非临界区代码）
   （4） Peterson算法，可以保证严格意义上的软件方案的锁
   （5）硬件支持，有些多核cpu支持指令（测试并加锁test and set lock)，该指令将会读取内存字，将其放入寄存器，然后对内存字写入，硬件保证了该读写过程是不可分割的（用锁住内存总线的方式），因此可以读取并设置为1，判断读取的前值是否是0，是就进入，否则就循环
   以上的算法都是忙等待的，需要浪费cpu时间，而且会有优先级反转的问题（A比B优先级高，只要有就绪态就一定会运行A，但是假设A先阻塞了，B进入了临界区，这时候A又就绪了，由于优先级高，A会一直获取时间，但是又在忙等待，而B呢因为没有CPU时间没法执行到退出）
10. 管程是什么？作用是什么？

硬件时钟会提供一定频率的周期性中断，进程调度算法可以在每一个中断时间或者是每k个中断时间进行调度决策，调度算法可以分为两类，非抢占式和抢占式，非抢占式会随机挑选一个进程，然后允许长时间执行，直至被阻塞（IO或等待另一个进程）或者自动释放CPU，在时钟中断时，非抢占算法不会进行调度，处理完时钟中断后，没有优先级更高的进程等待
批处理系统的话希望吞吐量大，周转时间小，经常用的调度算法包括First ComeFirst Served和最短作业时间优先（需要都可以选择且知道时间）以及最短剩余时间（抢占式，选择剩下时间最短的，用于新的短作业）
交互式系统的话，一是轮转调度（round robin），分时间片，要考量时间片的长度，一般20-50ms，二是优先级调度，高优先级先运行，为了能让低优先级也运行，可以再每个时钟中断降低当前进程的优先级，然后如果什么时候优先级下降到没有其他高了，就切换进程，或者设置最长时间片，三是多级队列，就是说最高优先级一个时间片，次高2个，以此类推，每次进程用完，就降级，这样的话，随着时间退役，进程频率越来越低（因为优先级低）但是每次执行的时间片越来越长，第四种办法是最短进程优先，估算该进程要花的时间，然后越短越优先（估算办法可能是老化，比如说(prev+pres)/2 第五种办法是保证调度，比如说我有N个进程，那么每个就应该1/N，我就统计已经实现的时间片数，然后来判断应该要给多少 第六中办发就是彩票调度，优先级高的获得更多的彩票（有更多的可能获取时间）

13. 实时调度的可调度性怎么判断？
    sum(处理时间/周期)<1