2.1.3 進(jìn)程控制

目錄

2.1.3 進(jìn)程控制

2.1.3.1 基本概念

2.1.3.2 進(jìn)程創(chuàng)建原語

2.1.3.3 進(jìn)程終止原語

2.1.3.4 進(jìn)程的阻塞與喚醒

2.1.3.5 進(jìn)程的切換

2.1.3.6 小結(jié)?

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2.1.3.1 基本概念

? 在書中，進(jìn)程控制的定義是這樣的：進(jìn)程控制是進(jìn)程管理中最基本的功能。它用于創(chuàng)建一個新進(jìn)程，終止一個已完成的進(jìn)程，或終止一個因出現(xiàn)某事件而使其無法運行下去的進(jìn)程，還可負(fù)責(zé)進(jìn)程運行中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。其實簡單來說，進(jìn)程控制就是為了實現(xiàn)進(jìn)程狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。

??那么進(jìn)程控制是怎么實現(xiàn)的呢？進(jìn)程控制一般來說是通過OS內(nèi)核中的原語來實現(xiàn)的。原語(Primitive)是由若干條指令組成的，用于完成一定功能的一個過程，它是一個不可分割的基本單位，因此，在執(zhí)行過程中不允許被中斷。原子操作在管態(tài)下執(zhí)行，常駐內(nèi)存。

? 為什么要使用原子操作（一氣呵成）呢？如果系統(tǒng)對進(jìn)程的控制如不使用原語，就會造成其狀態(tài)的不確定性，從而達(dá)不到進(jìn)程控制的目的。比如說將執(zhí)行態(tài)變?yōu)樽枞麘B(tài)需要兩步，首先將state的值改變之后再將此PCB放在阻塞隊列，如果非原子操作，在改變state值之后發(fā)生中斷，那么在執(zhí)行隊列就出現(xiàn)了阻塞態(tài)的PCB，這是不正確的。

? 如何保證操作的原子性呢？這里我們需要引出兩個特權(quán)指令:開中斷指令和關(guān)中斷指令。顧名思義，開中斷就是將中斷打開，關(guān)中斷就是將中斷關(guān)閉。我們將要執(zhí)行的操作放在開中斷與關(guān)中斷指令的中間，CPU執(zhí)行了關(guān)中斷指令之后，就不再例行檢查中斷信號，直到執(zhí)行開中斷指令之后才會恢復(fù)檢查。這樣，關(guān)中斷、開中斷 之間的這些指令序列就是不可被中斷的，這就實現(xiàn)了“原子性”。

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? 2.1.3.2 進(jìn)程創(chuàng)建原語

? ?引起進(jìn)程創(chuàng)建的事件：(1) 用戶登錄。在分時系統(tǒng)中，用戶在終端鍵入登錄命令后，如果是合法用戶，系統(tǒng)將為該終端建立一個進(jìn)程，并把它插入就緒隊列中。(2) 作業(yè)調(diào)度。在批處理系統(tǒng)中，當(dāng)作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法調(diào)度到某作業(yè)時，便將該作業(yè)裝入內(nèi)存，為它分配必要的資源，并立即為它創(chuàng)建進(jìn)程，再插入就緒隊列中。(3) 提供服務(wù)。當(dāng)運行中的用戶程序提出某種請求后，系統(tǒng)將專門創(chuàng)建一個進(jìn)程來提供用戶所需要的服務(wù)。(4) 應(yīng)用請求。在上述三種情況下，都是由系統(tǒng)內(nèi)核為它創(chuàng)建一個新進(jìn)程；而第 4 類事件則是基于應(yīng)用進(jìn)程的需求，由它自己創(chuàng)建一個新進(jìn)程，以便使新進(jìn)程以并發(fā)運行方式完成特定任務(wù)。

? 進(jìn)程創(chuàng)建原語Create( )所執(zhí)行的步驟:?申請空白 PCB-->為新進(jìn)程分配資源-->初始化進(jìn)程控制塊-->將新進(jìn)程插入就緒隊列(創(chuàng)建態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w態(tài))

2.1.3.3 進(jìn)程終止原語

? 引起進(jìn)程終止的事件：1) 正常結(jié)束??2) 異常結(jié)束??3) 外界干預(yù)

? 進(jìn)程終止原語所執(zhí)行的步驟：(1) 根據(jù)被終止進(jìn)程的標(biāo)識符，從 PCB 集合中檢索出該進(jìn)程的 PCB，從中讀出該進(jìn)程的狀態(tài)。(2) 若被終止進(jìn)程正處于執(zhí)行狀態(tài)，應(yīng)立即終止該進(jìn)程的執(zhí)行，并置調(diào)度標(biāo)志為真，用于指示該進(jìn)程被終止后應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)度。(3) 若該進(jìn)程還有子孫進(jìn)程，還應(yīng)將其所有子孫進(jìn)程予以終止，以防它們成為不可控的進(jìn)程。(4) 將被終止進(jìn)程所擁有的全部資源，或者歸還給其父進(jìn)程，或者歸還給系統(tǒng)。(5) 將被終止進(jìn)程(PCB)從所在隊列(或鏈表)中移出，等待其他程序來搜集信息。（這樣就由其他狀態(tài)轉(zhuǎn)為終止態(tài)）

2.1.3.4 進(jìn)程的阻塞與喚醒

? 引起進(jìn)程阻塞（block）的事件：需要等待系統(tǒng)分配資源、需要等待相互合作的進(jìn)程完成工作

? 進(jìn)程阻塞原語所執(zhí)行的步驟：找到相應(yīng)的PCB-->保護(hù)現(xiàn)場并將PCB設(shè)置為阻塞態(tài)，暫停進(jìn)程的運行-->將PCB插入到相應(yīng)的隊列中(運行態(tài)變?yōu)樽枞麘B(tài))

? 引起進(jìn)程喚醒（wakeup）的事件：引起阻塞的事件已經(jīng)解決（何事引起的阻塞就要由何事進(jìn)行喚醒，所以阻塞原語與喚醒原語往往是成對出現(xiàn)的）。

? 進(jìn)程喚醒原語所執(zhí)行的步驟：把被阻塞的進(jìn)程從等待該事件的阻塞隊列中移出-->將其PCB 中的現(xiàn)行狀態(tài)由阻塞改為就緒-->然后再將該 PCB 插入到就緒隊列中。（阻塞態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)）

2.1.3.5 進(jìn)程的切換

? 進(jìn)程的切換我們可以理解為進(jìn)程的執(zhí)行態(tài)與就緒態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換，或者說不同進(jìn)程之間的切換。

? 引起切換的事件：當(dāng)前進(jìn)程時間片到、有更高優(yōu)先級的進(jìn)程到達(dá)、當(dāng)前進(jìn)程主動阻塞、當(dāng)前進(jìn)程終止。

? 切換原語執(zhí)行的步驟：將運行環(huán)境存儲到PCB-->將PCB更換存儲隊列選擇其他PCB執(zhí)行并更新其狀態(tài)-->根據(jù)PCB存儲的運行環(huán)境恢復(fù)其運行環(huán)境。

2.1.3.6 小結(jié)

? 本節(jié)各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是比較多的，進(jìn)程控制會導(dǎo)致進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。無論哪個進(jìn)程控制原語，要做的無非三類事情：

1. 更新PCB中的信息（a. 所有的進(jìn)程控制原語一定都會修改進(jìn)程狀態(tài)標(biāo)志?b. 剝奪當(dāng)前運行進(jìn)程的CPU使用權(quán)必然需要保存其運行環(huán)境 c.某進(jìn)程開始運行前必然要恢復(fù)期運行環(huán)境）

2. 將PCB插入合適的隊列

3. 分配/回收資源 如下圖：

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统（九）进程控制的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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