进程管理(第二讲).ppt

Linux的操作系统教程 Operating System Course based on Linux 操作系统的功能——进程管理 CPU管理(进程管理)、内存管理、文件管理是操作系统的三大核心功能。 计算机的速度越来越快，cpu的充分利用关系到整个系统的运行效率。 采用多道程序技术，将多个程序同时装载到内存中，使它们并发执行，可大大提高CPU的资源利用率。 在多道程序系统中，以进程作为独立运行和分配资源的基本单位，从进程的观点来研究操作系统。 进程管理的功能是组织和协调用户对处理机的争夺使用，把处理机资源合理地分配给进程，同时对进程进行管理和控制，以最大限度发挥CPU的作用。CPU管理也叫进程管理。 主要内容 2.1进程的基本概念、状态及演变 2.2进程的控制与调度 2.3线程 2.4进程通信 进程与程序的区别和相互关系 （1）动态性和静态性。 （2）从结构上看每个进程的实体都是由程序段和相应的数据段两部分构成的，这一特征与程序的含义相近。 （3）一个进程可以涉及到一个或几个程序的执行；反之一程序可以对应多个进程，即同一程序段可在不同数据集合上运行，可构成不同的进程 。 （4）进程具有并发性。 （5）进程具有创建其他进程的功能。 状态变化 ： （1）就绪状态变化到运行状态 。 （2）运行状态变化到就绪状态。 （3）运行状态变化到阻塞状态。 （4）阻塞状态变化到就绪状态。 进程示意图和PCB的基本内容 进程控制块是进程存在的标志，当系统或父进程创建一个进程时，实际上就是为其建立一个进程控制块。 进程控制块既能标识进程的存在，又能刻画出进程的动态特征，它是一个进程仅有的被系统真正感知的部分。对操作系统而言，所有进程控制块将构成并发执行控制和维护系统工作的依据。 2.2 进程控制 2.2.1创建进程原语 创建进程的重要工作时建立PCB，并装配进程的实体。对于创建进程原语，操作系统主要完成如下的工作： 1、创建一个PCB，赋予一个唯一的进程标识符。 2、为进程分配必要的内存资源，使进程可以运行。 3、初始化进程控制块 4、将新进程插入到就绪队列中。 2.2.2 删除进程原语 删除进程也叫撤销进程，删除进程可能有3种情形： 1、该进程已完成所要求的功能而终止 2、由于某种错误导致非正常终止 3、祖先进程要求撤销某个子进程。 删除进程通常需要完成以下工作： 1、定位欲删除的进程PCB 2、回收进程所占的全部资源 3、递归地删除所有的“子孙”进程 4、从状态队列中删除PCB 5、若删除的是正在运行的进程，则请求重新调度。 2.2.3 进程阻塞原语 处于运行状态的进程，在其运行过程中期待某一事件发生时，如等待键盘输入、等待磁盘数据传输完成、等待其他进程发送消息，由进程自己执行阻塞原语，使自己由运行状态变为阻塞状态。 阻塞进程操作主要完成以下工作： 1、定位欲挂起的进程PCB 2、将运行的有关现场信息保存到指定位置 3、讲进程变为阻塞状态 4、重新调度 2.2.4 进程唤醒原语 当阻塞进程所等待的事件发生时，系统得到通知，并调用唤醒原语，将等待该事件的阻塞进程唤醒 。 唤醒进程操作主要完成以下工作： 1、定位被唤醒的进程PCB 2、将其改变为就绪状态，插入就绪队列 3、重新调度 2.2.5 进程调度 进程调度（也称CPU调度）是指按照某种调度算法从就绪队列中选取进程分配CPU，主要是协调进程对CPU的争夺使用。完成进程调度功能的程序称为进程调度程序。 进程调度算法有很多种，目前很多机构在研究，比较简单的调度算法有：先来先服务、轮转法、优先数法等。 2.3 线程 2.3.1 线程的引入 2.3.2 线程与进程的比较 2.3.1 线程的引入 为使程序能并发执行，系统还必须进行以下的一系列操作。 （1）创建进程。系统在创建进程时，必须为之分配其所必需的、除处理机以外的所有资源。如内存空间、I/O设备以及建立相应的PCB结构。 （2）撤消进程。系统在撤消进程时，又必须先对这些资源进行回收操作，然后再撤消PCB结构。 （3）进程切换。在对进程进行切换时，由于要保留当前进程的CPU环境和设置新选中进程的CPU环境，为此需花费不少处理机时间。 因此，在进程创建、撤销及切换过程中，系统为之付出了较大的时空开销，限制了系统中进程的数目，进程不宜频繁切换，限制了并发程度。因此引入了轻量级进程——线程 2.3.2 线程与进程的比较 1．调度：在传统的操作系统中，拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程。引入线程后进程仅作为资源分配的单位，线程作为调度的基本单位 2．并发性：在引入线程的操作系统中，