进程的进一步深入
进程的进一步深入,PCB的组织方式,链表：同一状态的进程其PCB成一链表，多个状态对应多 个不同的链表 各状态的进程形成不同的链表：就绪链表、阻塞链表 索引表：同一状态的进程归入一个index表（由index指 向PCB），多个状态对应多个不同的index表 各状态的进行形成不同的索引表：就绪索引表、阻塞索引表,进程上下文,用户级上下文：进程的用户地址空间（包括用户栈各层次），包括用户正文段、用户数据段和用户栈； 寄存器级上下文：程序寄存器、处理机状态寄存器、栈指针、通用寄存器的值； 系统级上下文： 静态部分（PCB和资源表格） 动态部分：核心栈（核心过程的栈结构，不同进程在调用相同核心过程时有不同核心栈）,核心态和用户态,用户态时不可直接访问受保护的OS代码； 核心态时执行OS代码，可以访问全部进程空间。,五状态进程模型(多队列结构),挂起进程模型,这个问题的出现是由于进程优先级的引入，一些低优先级进程可能等待较长时间，从而被对换至外存。这样做的目的是： 提高处理机效率：就绪进程表为空时，要提交新进程，以提高处理机效率； 为运行进程提供足够内存：资源紧张时，暂停某些进程，如：CPU繁忙（或实时任务执行），内存紧张 用于调试：在调试时，挂起被调试进程（从而对其地址空间进行读写）,单挂起进程模型,双挂起进程模型,含挂起后更新的进程状态,就绪状态(Ready)：进程在内存且可立即进入运行状态； 阻塞状态(Blocked)：进程在内存并等待某事件的出现； 阻塞挂起状态（Blocked suspend）： 进程在外存并等待某事件的出现； 就绪挂起状态（Ready suspend）： 进程在外存，但只要进入内存，即可运行；,注：这里只列出了意义有变化或新的状态。,新的状态转换,挂起（Suspend）：把一个进程从内存转到外存；可能有以下几种情况： 阻塞到阻塞挂起：没有进程处于就绪状态或就绪进程要求更多内存资源时，会进行这种转换，以提交新进程或运行就绪进程； 就绪到就绪挂起：当有高优先级阻塞（系统认为会很快就绪的）进程和低优先级就绪进程时，系统会选择挂起低优先级就绪进程； 运行到就绪挂起：对抢先式分时系统，当有高优先级阻塞挂起进程因事件出现而进入就绪挂起时，系统可能会把运行进程转到就绪挂起状态； 激活（Activate）：把一个进程从外存转到内存;可能有以下几种情况： 就绪挂起到就绪：没有就绪进程或挂起就绪进程优先级高于就绪进程时，会进行这种转换； 阻塞挂起到阻塞：当一个进程释放足够内存时，系统会把一个高优先级阻塞挂起（系统认为会很快出现所等待的事件）进程；,原语的概念,原语(primitive)：由若干条指令构成的“原子操作(atomic operation)”过程，作为一个整体而不可分割要么全都完成，要么全都不做。许多系统调用就是原语。注意：系统调用并不都是原语。进程A调用read()，因无数据而阻塞，在read()里未返回。然后进程B调用read()，此时read()被重入。系统调用不一定一次执行完并返回该进程，有可能在特定的点暂停，而转入到其他进程。,引入线程的目的是简化线程间的通信，以小的开销来提高进程内的并发程度。1 线程的引入 2 进程和线程的比较,线程(THREAD),1 线程的引入,进程：资源分配单位（存储器、文件）和CPU调度（分派）单位。又称为“任务(task)“ 线程：作为CPU调度单位，而进程只作为其他资源分配单位。 只拥有必不可少的资源，如：线程状态、寄存器上下文和栈 同样具有就绪、阻塞和执行三种基本状态 线程的优点：减小并发执行的时间和空间开销（线程的创建、退出和调度），因此容许在系统中建立更多的线程来提高并发程度。 线程的创建时间比进程短； 线程的终止时间比进程短； 同进程内的线程切换时间比进程短； 由于同进程内线程间共享内存和文件资源，可直接进行不通过内核的通信；,内核线程(kernel-level thread)依赖于OS核心，由内核的内部需求进行创建和撤销，用来执行一个指定的函数。Windows NT和OS/2支持内核线程； 内核维护进程和线程的上下文信息； 线程切换由内核完成； 一个线程发起系统调用而阻塞，不会影响其他线程的运行。 时间片分配给线程，所以多线程的进程获得更多CPU时间。,OS对线程的实现方式,用户线程(user-level thread),不依赖于OS核心，应用进程利用线程库提供创建、同步、调度和管理线程的函数来控制用户线程。如：数据库系统informix，图形处理Aldus PageMaker。调度由应用软件内部进行，通常采用非抢先式和更简单的规则，也无需用户态/核心态切换，所以速度特别快。一个线程发起系统调用而阻塞，则整个进程在等待。时间片分配给进程，多线程则每个线程就慢。 用户线程的维护由应用进程完成； 内核不了解用户线程的存在； 用户线程切换不需要内核特权； 用户线程调度算法可针对应用优化；,2 进程和线程的比较,地址空间和其他资源（如打开文件）：进程间相互独立，同一进程的各线程间共享某进程内的线程在其他进程不可见 通信：进程间通信IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性 调度：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多；,
