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【系统架构师修炼之道】（13）：操作系统基础知识——进程基础知识

發(fā)布時(shí)間：2025/6/15 57 豆豆

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進(jìn)程分類(性質(zhì))

系統(tǒng)進(jìn)程
windows常見的有

dllhost.exe(DCOM DLL Host進(jìn)程支持基于COM對象支持DLL以運(yùn)行Windows程序)
kernel32.dll(Windows殼進(jìn)程用于管理多線程、內(nèi)存和資源)
mprexe.exe(Windows路由進(jìn)程包括向適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)部分發(fā)出網(wǎng)絡(luò)請求)
snmp.exe(Windows簡單的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議代理（SNMP）用于監(jiān)聽和發(fā)送請求到適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)部分)
system(Microsoft Windows系統(tǒng)進(jìn)程)
tcpsvcs.exe(TCP/IP Services Application支持透過TCP/IP連接局域網(wǎng)和Internet)

用戶進(jìn)程

父進(jìn)程
已創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)子進(jìn)程的進(jìn)程（Linux 中調(diào)用fork創(chuàng)建新進(jìn)程的進(jìn)程即為父進(jìn)程）

子進(jìn)程
另一進(jìn)程所創(chuàng)建的進(jìn)程，子進(jìn)程繼承了對應(yīng)的父進(jìn)程的大部分屬性，如文件描述符。在Unix中，子進(jìn)程通常為系統(tǒng)調(diào)用fork的產(chǎn)物。在此情況下，子進(jìn)程一開始就是父進(jìn)程的副本，某一進(jìn)程沒有父進(jìn)程，則可知該進(jìn)程很可能由內(nèi)核直接生成，進(jìn)程ID為1的進(jìn)程（即init進(jìn)程）是在系統(tǒng)引導(dǎo)階段由內(nèi)核直接創(chuàng)建的。無父進(jìn)程的進(jìn)程，在對應(yīng)的父進(jìn)程結(jié)束執(zhí)行后，進(jìn)程就會(huì)變成孤兒進(jìn)程，但之后會(huì)立即由init進(jìn)程“收養(yǎng)”為其子進(jìn)程。當(dāng)某一子進(jìn)程結(jié)束、中斷或恢復(fù)執(zhí)行時(shí)，內(nèi)核會(huì)發(fā)送SIGCHLD信號(hào)予其父進(jìn)程。在默認(rèn)情況下，父進(jìn)程會(huì)以SIG_IGN函數(shù)忽略之

進(jìn)程的狀態(tài)

三態(tài)模型

就緒，運(yùn)行，阻塞

就緒狀態(tài)：當(dāng)進(jìn)程已分配到除CPU以外的所有必要的資源，只要獲得處理機(jī)便可立即執(zhí)行
運(yùn)行狀態(tài)：進(jìn)程已獲得處理機(jī)，其程序正在處理機(jī)上執(zhí)行
阻塞狀態(tài)：由于等待某個(gè)事件發(fā)生而無法執(zhí)行時(shí)，便放棄處理機(jī)而處于阻塞狀態(tài)(等待I/O完成、申請緩沖區(qū)不能滿足、等待信件)

調(diào)度：時(shí)間片已經(jīng)用完，讓出處理器

五態(tài)模型

進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)化

進(jìn)程的控制機(jī)構(gòu)是由操作系統(tǒng)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)，具體是通過控制原語。

原語

若干條指令組成的，用于完成一定功能的一個(gè)過程，不可分割性.即原語的執(zhí)行必須是連續(xù)的。
原語必須在管態(tài)下(cpu的特權(quán)態(tài)，執(zhí)行指令系統(tǒng)的全集)執(zhí)行，指令可以在目態(tài)(cpu的用戶態(tài)，不能使用特權(quán)指令，不能直接取用系統(tǒng)資源與改變機(jī)器狀態(tài)，并且只允許用戶程序訪問自己的存儲(chǔ)區(qū)域)執(zhí)行

包含

創(chuàng)建原語

實(shí)際系統(tǒng)中創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程有兩種方法：一是由操作系統(tǒng)建立，0#進(jìn)程就是由操作系統(tǒng)建立的；二是由其他進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程，創(chuàng)建進(jìn)程原語總是先為新建進(jìn)程申請一空白PCB，并為之分配唯一的數(shù)字表示符，使之獲得PCB的內(nèi)部名稱，若該進(jìn)程所對應(yīng)的程序不在內(nèi)存中，則應(yīng)將它從外存儲(chǔ)器調(diào)入內(nèi)存，并將該進(jìn)程有關(guān)信息填入PCB中，然后置該進(jìn)程為就緒狀態(tài)，并將它排入就緒隊(duì)列和進(jìn)程家族隊(duì)列中，具體過程：1.從PCB集合種索取一個(gè)空白PCB，并獲得該P(yáng)CB的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符i 2.把調(diào)用者提供的參數(shù)，以及從執(zhí)行過程EP中獲得的調(diào)用者內(nèi)部標(biāo)識(shí)j ，填入該P(yáng)CB，設(shè)置記帳數(shù)據(jù)，置新進(jìn)程為“靜止就緒”狀態(tài) 3.PCB分別插入就緒隊(duì)列RQ和進(jìn)程家族中

Procedure Create(n,S0,k0,M0,R0,acc) begin i:=get Internal Name(n);//獲得內(nèi)部名 i.id:=n; //填外部名 i.Priority:=k0; //填優(yōu)先表 i.cpu state:=S0; //填cpu初始狀態(tài) i.mainstore:=M0; //填寫主存區(qū)域 i.resource:=R0; //填寫資源清單 i.status:='Readys'; //填寫進(jìn)程狀態(tài) j:=EP; //獲取調(diào)用者內(nèi)部標(biāo)識(shí) i.Parent:=j; //填入i進(jìn)程的父進(jìn)程j i.progeny:=null; //i的家庭指針為空 j.progeny:=i; //把i填入其父進(jìn)程pcb中的家庭指針處 i.state:=RQ; //i所在狀態(tài)隊(duì)列首指針 Insert(RQ,i); //把i進(jìn)程插入RQ隊(duì)尾 continue; end

撤銷原語

撤消進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是撤消進(jìn)程存在標(biāo)志——進(jìn)程控制塊PCB。一旦PCB被撤消，進(jìn)程就消亡了，撤消進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是撤消進(jìn)程存在標(biāo)志——進(jìn)程控制塊PCB。一旦PCB被撤消，進(jìn)程就消亡了。撤消原語的操作過程大致如下：以調(diào)用者提供的標(biāo)志符n為索引，從該進(jìn)程所在的隊(duì)列，將它從該隊(duì)列中消去，并撤消屬于該進(jìn)程的一切“子孫進(jìn)程”，若有父進(jìn)程則從父進(jìn)程PCB中刪除指向該進(jìn)程的指針，并釋放撤消進(jìn)程所占用的全部資源，或則將其歸還給其父進(jìn)程，或則歸還給系統(tǒng)。若被撤消的進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)，應(yīng)立即中斷該進(jìn)程的執(zhí)行，并設(shè)置調(diào)度標(biāo)志為真，以指示該進(jìn)程被撤消后系統(tǒng)應(yīng)重新調(diào)度,撤銷原語在撤銷指定進(jìn)程的同時(shí)也應(yīng)該撤銷所指示的子孫進(jìn)程, 所以用kill()遞歸算法撤銷子孫進(jìn)程。引起進(jìn)程終止事件可分三類：正常結(jié)束、異常結(jié)束、外界干預(yù)。

Procedure destroy(n) Begin Sched:=false; i:=getinternal name(n);//獲取n進(jìn)程的內(nèi)部名 kill(i); if sched then scheduler else continue;//假如Schde為真，則轉(zhuǎn)調(diào)度程序，否則繼續(xù) end procedure kill(i) begin if i.stata(i)=”executing” then begin stop(i); sched:=true end; remove (i.stata,i); //將被撤消進(jìn)程從i.state所指示的隊(duì)列中除去 for all S∈i.progeny do kill(s); for all r∈(i.main store ∪i.resources) do if owned(r) then insert (r.semaphore,r.date);//屬于父進(jìn)程的資源歸還且插入父進(jìn)程資源清單 for all ∈created resources(i) do remove descriptor (R);//撤消自己的資源清單歸還系統(tǒng) remove process control block (i); end

阻塞原語

阻塞原語的大致工作過程如下：開始時(shí)，進(jìn)程正處于執(zhí)行狀態(tài)，因此首先應(yīng)中斷CPU執(zhí)行，并保存該進(jìn)程的CPU現(xiàn)場，然后把阻塞狀態(tài)賦予該進(jìn)程，并將它插入到具有相同實(shí)體的阻塞隊(duì)列中,引起阻塞和喚醒的事件可分四類：一、請求系統(tǒng)服務(wù)。二、啟動(dòng)某種操作（同步由int將該進(jìn)程喚醒）三、新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)時(shí)。四、無新工作可做。

Procedure block Begin i:=EP; //從執(zhí)行進(jìn)程EP獲得調(diào)用者內(nèi)部標(biāo)識(shí)符 stop(i); i.status:=”blockda”; i.stata=WQ(r);//填寫阻塞隊(duì)列指針 insert(WQ(r),i); //把i插入WQ隊(duì)尾 scheduler //轉(zhuǎn)調(diào)度程序 end

喚醒原語

進(jìn)程因?yàn)榈却录陌l(fā)生而處于阻塞狀態(tài)，當(dāng)?shù)却氖录瓿珊?#xff0c;進(jìn)程又具有了繼續(xù)執(zhí)行的條件，這時(shí)就要把該進(jìn)程從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。這個(gè)工作由喚醒原語來完成。喚醒原語執(zhí)行的操作有：先把被喚醒進(jìn)程從阻塞隊(duì)列中移出，設(shè)置該進(jìn)程當(dāng)前狀態(tài)為就緒狀態(tài)，然后再將該進(jìn)程插入到就緒隊(duì)列中。

Procedure wakeup(n) Begin i :=getinternal name(n); remove (WQ(r),i); //把i進(jìn)程從等待r而受阻塞隊(duì)列中摘除 i.status:=”ready”; //置i進(jìn)程為“就緒”狀態(tài) i.sdata:=RQ; //把i進(jìn)程插入到就緒隊(duì)列 insert(RQ,i); continue end

掛起原語

讓某些進(jìn)程暫時(shí)不參與資源競爭,掛起的方式有三類：一、把掛起原語調(diào)用者本身掛起，即自己掛起自己。二、掛起某個(gè)標(biāo)識(shí)符的進(jìn)程。三、將某個(gè)指定的標(biāo)志符及其全部或部分子孫掛起用的保存n進(jìn)程的pcb副本的內(nèi)存區(qū)。

Procedure suspend(n,a) Begin i:=getinternal name(n); s:=i.status; if s=”executing” then stop(i); a:=copy PCB(i); i.status:=if s=”blockeda” then “blockeds” else readys; if s=”executing” then scheduler else continue; end

激活原語

激活指定標(biāo)志符的進(jìn)程或激活某進(jìn)程及其子孫進(jìn)程

Procedure active(n) Begin i:=getinternal name(n) i.status:=if i.status=”readys” then “readya” else blockeda; if i.status=”readys” then scheduler;//當(dāng)激活后的進(jìn)程處于“readys”狀態(tài)針，將引起重新調(diào)度 else continue end

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【系统架构师修炼之道】（13）：操作系统基础知识——进程基础知识的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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