进程 && 线程 part 1

2015-12-27

进程 && 线程 part 1

基本概念

  • 多道程序设计: 允许多个程序同时进入内存并运行
  • 并发环境
  • 进程: 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位
  • 程序的一次执行
  • 正在运行的程序的抽象
  • PCB (process control block)
  • process table
  • 上下文(context)切换

进程

  1. PCB (process control block) PCB是用来描述进程信息的,比如进程的地址,优先级等等.并且进程与PCB是一一对应的.在linux上,输入PS命令旧可以看到当前运行的进程了.

    PCB所包含的信息: - 进程描述信息 进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数 进程名，通常基于可执行文件名，不唯一 用户标识符(user ID) 进程组关系 - 进程控制信息 当前状态 优先级(priority) 代码执行入口地址 程序的磁盘地址 运行统计信息(执行时间、页面调度) 进程间同步和通信 进程的队列指针 进程的消息队列指针 - 所拥有的资源和使用情况 虚拟地址空间的状况 打开文件列表 - CPU现场信息 寄存器值(通用寄存器、程序计数器PC、程序状态字PSW、栈指针) 指向该进程页表的指针

前3者比较好理解,最后一部分,CPU现场信息,是为了切换进程时保存当前运行的状态. 在Linux中,进程结构名是TASK_STRUCT,这个结构体包含很多个进程的信息,可以google一下. 重点记录一下图中的3个信息: p_exec保存的是可执行文件的入口地址, p_as保存的是进程地址空间,在这个空间内部,是使用一刻AVL树,方便运行时候的查找, u_info记录的是打开的文件.

  1. 进程状态 && 状态转换 有三状态,无状态和七状态

  2. 进程控制 创建,注销,阻塞等操作. 这里主要记录fork()函数 - 为子进程分配一个空闲的进程描述符proc 结构 - 分配给子进程唯一标识 pid - 以一次一页的方式复制父进程地址空间 - 从父进程处继承共享资源，如打开的文件和当前工作目录等 - 将子进程的状态设为就绪，插入到就绪队列 - 对子进程返回标识符 0 - 向父进程返回子进程的 pid

简单概括就是,子进程复制了父进程,但是,这里也有一个缺点,由于子进程的工作肯定是和父进程不太相关的,后期会调用exec()函数来覆盖这部分的PCB,所以复制了父进程的信息也并没有什么用处,反而会浪费资源. 在Linux中,对这种机制进行了改进,调用fork()后,并不是复制父进程的结构体,而是返回一个指向内存的一个指针,然后采用Copy-On-Write技术,即程序需要写的时候再copy进来,这样,效率旧高了很多.

一段fork()代码

  1. 进程控制 OS给每个进程都分配了一个地址空间???? 这段代码很好理解,输出传进去的参数的值和地址. 我们同时运行2个该程序.

可以看出,不同的程序,变量却是相同的地址,其实这里使用的是虚拟地址空间,并不是实际的内存地址.

线程

线程的典型应用:

线程: - 有标示符ID - 有状态及状态转换 → 需要提供一些操作 - 不运行时需要保存的上下文 有上下文环境：程序计数器等寄存器 - 有自己的栈和栈指针 √ - 共享所在进程的地址空间和其他资源 - 可以创建、撤消另一个线程

线程分为用户级线程,核心级线程和混合型. 用户级: 优点：  线程切换快  调度算法是应用程序特定的  用户级线程可运行在任何操作系统上（只需要实现线程库） 缺点：  内核只将处理器分配给进程，同一进程中的两 个线程不能同时运行于两个处理器上  大多数系统调用是阻塞的，因此，由于内核阻 塞进程，故进程中所有线程也被阻塞

核心级:

混合型:

Category: OS Tagged: system

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