进程模型

(一)多道程序设计

  从系统允许多个程序同时进入CPU那一天开始，我们才有了进程，这个对CPU资源的抽象。我们把这种多个程序同时运行在CPU的情况叫做多道程序。其优点不必赘述，举个例子，单一程序设计时，好比公交车上每次只能坐一个人，多道以后，就能坐多个人，有上有下。也是基于这样的设计思路，才有现在的各种貌似高端的技术。多道，跟中断，DMA，SPOOLer一并，被称为计算机操作系统发展史上里程碑一样的创造。

(二)进程定义

在某个数据集合上，具有独立功能的程序运行过程，叫做进程。英文里有许多叫法(process task job)当然换汤不换药，不同时代的产物罢了。进程的出现，解决了程序并发执行时对系统资源共享的描述问题，同时顺路解决了程序执行时动态特征的描述问题。虽然是抽象出来的概念，但作为程序员，那东西是存在的。

(三)进程控制操作

进程控制的目的是为进程完成生命周期指明方向，保驾护航。系统创建了进程，一定要负责到底。从进程创建，撤销，到状态转换中的阻塞，唤醒，挂起，激活，同时还有进程间优先级的控制。这些控制指令都是通过“原语”实现的，这个词不出意外最先是在数据库基础知识中学到的，对滴，不能被打断，打断就抛弃结果。对于系统，没有被打断的可能性。

此处加一个小插曲：进程的创建fork()的执行过程

1.为子进程分配一个空闲进程描述符；

2.赋予子进程唯一标示符pid；

3.以一次一页的方式复制父进程的地址空间(这是Unix的实现方式，linux引入COW技术)；

4.子进程获得父进程共享资源的指针；

5.子进程进入就绪态，加入调度队列；

6.子进程返回0，向父进程返回pid。

(四)进程分类及进程层次结构

系统进程vs用户进程，系统进程优先于用户进程

前台进程vs后台进程，前后台进程有优先级的区别，前台往往高于后台

计算密集vsI/O密集，决定了调度策略，是系统设计时讨论的话题

进程的层级结构有树形（unix）和平行结构（windows）

六)进程控制块

就像开车得有方向盘，管理得有管理的可控对象，对于进程来讲，PCB就是进程的方向盘，他是一个专门的数据结构，记录了进程的外部特征，描述了进程的运动过程，标记了进程在整个生命周期中的活动，成为了系统感知进程存在的唯一标识。这个数据结构中包含了三个方面的内容：

进程管理，内存管理，文件管理

看上去就很容易理解了，OS的大部分功能通过进程来实现，所以进程中必须包含实现操作系统功能的“方向盘”。这些内容中，多数是记录了管理相应对象的主指针，以及指向不同管理对象描述块的指针，比如文件管理，指向文件描述块，就是我们常说的FCB等。

在linux系统中，TCB被具体实现为task_struct其中包含了进程调度 pid，信号处理，状态管理，进程队列指针，定时控制，信号量管理，上下文切换，文件系统管理，内存管理等等。这个数据结构能看懂，看完，你的Linux内核分析工作就可以开始了。

(七)进程虚拟地址空间

内存管理模块会在进程创建的时候分配地址空间，这些空间被进程划分为四大部分：

PCB占用，用户栈空间，私有用户空间（代码），共享空间。其中，PCB占用的部分又划分为PCB号，进程状态，进程控制信息