《Linux操作系统原理与应用》课件_第4章.pptxVIP

第4章 进程管理;

4.1 进程;

程序的顺序执行具有如下特点：

（1）顺序性：CPU严格按照程序规定的顺序执行，仅当一个操作结束后，下一个操作才能开始执行。

（2）封闭性：程序在封闭的环境中运行，独占全部系统资源。

（3）可再现性：程序执行的结果与运行的时间和速度无关，结果总是可再现的，即无论何时重复执行该程序都会得到同样的结果。

总的说来，这种执行程序的方式简单，且便于调试。但由于顺序程序在运行时独占全部系统资源，因而系统资源利用率很低。;

1.程序的并发执行

单道程序、封闭式运行是早期操作系统的标志，而多道程序并发运行是现代操作系统的基本特征。多个程序同时在系统中运行，使系统资源得到充分利用，系统效率大大提高。

程序的并发执行是指若干个程序或程序段同时运行，它们的执行在时间上是重叠的。;

程序的并发执行有以下特点：

（1）间断性：并发程序之间因竞争资源而相互制约，导致程序运行过程的间断。

（2）没有封闭性：当多个程序共享系统资源时，一个程序的运行受其他程序的影响，其运行过程和结果不完全由自身决定。

（3）不可再现性：由于没有了封闭性，并发程序的执行结果与执行的时机以及执行的速度有关，结果往往不可再现。

并发执行程序虽然可以提高系统的资源利用率和系统吞吐量，但程序的行为变得复杂和不确定。;

2.并发执行的潜在问题

程序在并发执行时会导致执行结果的不可再现性，这是多道程序系统必须解决的问题。下面的例子说明了并发执行过程对运行结果的影响，从中可以了解产生问题的原因。

设某停车场使用程序控制电子公告牌来显示空闲车位数。空闲车位数用一个计数器C记录。车辆入库时执行程序A，车辆出库时执行程序B，它们都要更新同一个计数器C。程序A和程序B的片段如图4-1所示。;;

由于车辆出入库的时间是随机的，因此程序A与程序B的运行时间也就是不确定的。当出入库同时发生时，将使两程序在系统中并发运行。它们各运行一次后C??数器的值应保持不变。但结果可能不是如此。图4-2展示了并发执行可能的结果。;;

4.1.2 进程的概念

1. 进程

进程（process）是一个可并发执行的程序在一个数据集上的一次运行。

进程与程序的概念既相互关联又相互区别。程序是进程的一个组成部分，是进程的执行文本，而进程是程序的执行过程。两者的关系可以比喻为电影与胶片的关系：胶片是静态的，是电影的放映素材；而电影是动态的，一场电影就是胶片在放映机上的一次“运行”。对进程而言，程序是静态的指令集合，可以永久存在；而进程是个动态的过程实体，动态地产生、发展和消失。;

此外，进程与程序之间也不是一一对应的关系，表现在：

（1）一个进程可以顺序执行多个程序，如同一场电影可以连续播放多部胶片一样。

（2）一个程序可以对应多个进程，就像一本胶片可以放映多场电影一样。;

2. 进程的特性

进程与程序的不同主要体现在进程有一些程序所没有的特性。要真正理解进程，首先应了解它的基本性质。进程具有以下几个基本特性：

（1）动态性：进程由“创建”而产生，由“撤销”而消亡，因“调度”而运行，因“等待”而停顿。

（2）并发性：在同一时间段内有多个进程在系统中活动。它们宏观上是在并发运行，而微观上是在交替运行。

（3）独立性：进程是可以独立运行的基本单位，是操作系统分配资源和调度管理的基本对象。

（4）异步性：每个进程都独立地执行，各自按照不可预知的速度向前推进。;

3. 进程的基本状态

进程有如下3个基本的状态：

（1）就绪态：进程已经分配到了除CPU之外的所有资源，这时的进程状态称为就绪状态。处于就绪态的进程，一旦获得CPU便可立即执行。

（2）运行态：进程已经获得CPU，正在运行，这时的进程状态称为运行态。

（3）等待态：进程因某种资源不能满足，或希望的某事件尚未发生而暂停执行时，则称它处于等待态。;

4. 进程状态的转换

进程诞生之初处于就绪状态，在其随后的生存期间内不断地从一个状态转换到另一个状态，最后在运行状态结束。图4-3所示是一个进程的状态转换图。;;

引起状态转换的原因如下：

运行态→等待态：正在执行的进程因为等待某事件而无法执行下去，比如，进程申请某种资源，而该资源恰好被其他进程占用，则该进程将交出CPU，进入等待状态。

等待态→就绪态：处于等待状态的进程，若其所申请的资源得到满足，则系统将资源分配给它，并将其状态变为就绪态。

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运行态→就绪态：正在执行的进程的时间片用完了，或者有更高优先级的进程到来，系统会暂停该进程的运行，使其进入就绪态，然后调度其他进程运行。

就绪态→运行态：处于就绪状态的进程，当被进程调度程序选中后