周国运《操作系统》讲义[第2章2.3].ppt

2.3 进程及其实现 2.3.1 进程的定义和属性 2.3.2 进程的状态和转换 2.3.3 进程的描述 2.3.4 进程切换与模式切换 2.3.5 进程的控制 2.3.6 实例研究：UNIX SVR4进程管理 2.3.7 实例研究：Linux进程管理 2.3.1 进程的定义和性质 进程(process) 是一个可并发执行的、具有独立功能程序的、关于某个数据集合的一次执行过程。它是操作系统进行资源分配和保护的基本单位 。 2.3.1之——进程的属性 ? 结构性 构成三要素：程序块、数据块、进程控制块。 ? 动态性 有生命期，其动态过程为：创建——运行——消亡。 ? 独立性 资源分配的独立单位、独立运行单位、独立调度单位。 ? 并发性 内存中同时有多个进程，各进程并发执行。 2.3.1之——进程的属性 ? 制约性（异步性 ） 各进程在运行中因共享资源而相互等待或互通消息，即相互制约，因而各进程是异步进行。 异步性：进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进。 共享性 多个不同的进程可以共享同一个程序 为什么要引入进程概念 1、刻画系统的动态性，发挥系统的并发性，提高资源利用率。 2、它能解决系统的“共享性”，正确描述程序的执行状态。 “可再用” 程序：被调用而未退出之前不允许再被调用的程序 “可再入” 程序：允许同时被多个程序调用的程序 “可再入”程序的性质 1）其代码在执行中自身不被改变 2）调用它的程序应有各自的工作区，或者不能约定存储单元传递参数和存放数据。 “可再入” 程序举例 2.3.2 进程的状态和转换1、三态模型 一个进程从创建而产生至撤销而消亡的整个生命期，可用一组状态来刻画，按进程在执行过程中的状况至少定义三种不同的进程状态： 运行态（running） 就绪态（ready） 等待态（wait）、阻塞态(blocked)、或睡眠态（sleep），正在等待某个事件的完成。 1、进程的三态模型(2)三态模型及其状态转换 2、五态模型 新建态、运行态、就绪态、 等待态、终止态 新建态对应进程刚被创建的状态。为一个新进程创建必要的管理信息，它并没有被提交执行，而是在等待操作系统完成创建进程的必要操作。 2、五态模型(2)终止态 进程的终止，先等待操作系统进行善后，然后退出主存。 进入终止态的进程不再执行，但依然临时保留在系统中等待善后。一旦其他进程完成了对终止态进程的信息抽取之后，系统将删除该进程。 ??2、五态模型(3) 进程五态模型及其转换 3、具有挂起功能系统的状态及其转换 为什么要有“挂起”状态? 由于进程的不断创建，系统资源已不能满足进程运行的要求，就必须把某些进程挂起（suspend），对换到磁盘镜像区中，暂时不参与进程调度，起到平滑系统操作负荷的目的。 引起进程挂起的原因 (1)系统中的进程均处于等待状态，需要把一些阻塞进程对换出去，腾出足够内存装入就绪进程运行。 (2)进程竞争资源，导致系统资源不足，负荷过重。 (3)定期执行的进程（如审计、监控、记账程序）对换出去，以减轻系统负荷。 引起进程挂起的原因(2) (4)用户要求挂起自己的进程，以便进行某些调试、检查和改正。 (5)父进程要求挂起后代进程，以进行某些检查和改正。 (6)操作系统为改善系统性能或系统出现故障，需要挂起某些进程以改善系统性能或排除故障。 具有挂起进程功能的进程状态 进程增加了两个新状态： 挂起就绪态（ready suspend）表明进程具备运行条件但目前在二级存储器中，当它被对换到主存才能被调度执行。 挂起等待态（blocked suspend） 表明进程正在等待某一个事件且在二级存储器中。 挂起进程具有如下特征 该进程不能立即被执行。 挂起进程可能会等待事件，但所等待事件是独立于挂起条件的，事件结束并不能导致进程具备执行条件。 进程进入挂起状态是由于操作系统、父进程或进程本身阻止它的运行。 结束进程挂起状态的命令只能通过操作系统或父进程发出。 具有挂起功能的进程状态及其转换 2.3.3 进程的描述1、操作系统的控制结构 操作系统核心控制结构是进程结构,资源管理的数据结构将围绕进程结构展开。 操作系统的控制表分为四类： 进程控制表、（管理进程及相关信息） 存储控制表、（