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在一開始學習進程的時候，我們大概每個人都會遇到過這樣的問題，下面就讓我們帶著這些問題來認識認識進程。

1、進程是什么？

2、什么是多進程？

3、執行一個進程需要什么？

4、多進程之間是如何調度的？

5、進程的上下文環境是什么？

6、如何創建一個新的進程？

一、進程是什么？

? ? 大家在面試時，有時候會被HR問到這么一道題目：程序與進程有什么區別？

如果讓我們通過生硬的概念來回答HR，往往會令HR失望。下面我想通過一個生活中的場景來回答HR這個問題。

周末，張先生想為他心愛的老婆做一道菜---牛肉排骨湯，他有做這道菜的菜譜，廚房里也有牛肉排骨，味精，香料等，張先生就按著菜譜一步步得為他的老婆做好了這道菜---牛肉排骨湯，他的老婆很高興，感覺很幸福。

在這個比喻中，做牛肉排骨躺的菜譜就是程序，張先生應該就算是處理機(CPU)，做這道菜的各種原料（牛肉排骨，大蔥等）就是輸入數據，一盤香噴噴的牛肉排骨湯則是輸出數據，進程就是張先生按著菜譜做好這道菜的整系列動作的總和。

于是我們知道，程序是一個靜態的，進程是用來描述動態的過程的。

二、什么是多進程？

? ? 大家都知道，現在的操作系統都是支持多進程的，即一個CPU可以支持多個進程。這個又是什么情況？讓我來修改一下上面的場景。

周末，張先生想為他心愛的老婆做一道菜---牛肉排骨湯，他有做這道菜的菜譜，廚房里也有牛肉排骨，味精，香料等，張先生開始做牛肉排骨湯，做著做著，他的兒子的手被刀子劃破了，哭著跑到爸爸這里來訴苦，這時候，張先生停下手里的活，在菜譜上記下自己做到了哪里，然后拿出一本急救手冊，按著上面的指示，把兒子的手傷包扎好之后，他回到廚房繼續做自己的牛肉排骨湯。

在這個場景中，就包含了兩個進程，進程一是做牛肉排骨湯，進程二是為兒子包扎傷口。

張先生（CPU）先是執行的進程一，在進程一還米有結束之前，暫停進程一，去執行了進程二。執行完進程二，回到繼續執行進程一，直至進程一結束。這個過程就成為進程之間的"切換"。

下面我們通過一張圖片來介紹多進程之間的關系：

圖(a)：一個包含4個進程的進程表

圖(b)：4個進程是完全獨立的

圖(c)：4個進程進行切換，但任意時刻只有一個進程在運行

由此，我們得知，進程，從宏觀上來說，有自己的目標，又受控于進程調度模塊的控制。從微觀上來說，有自己的代碼和數據，同時也擁有自己的堆棧。但又利用系統的資源。

三、執行一個進程需要什么？

每個進程包含自己的代碼，數據，和堆棧，并且都服從進程調度模塊進行調度。

四、多進程之間是如何調度的？

多進程之間的調度是由進程調度模塊來完成的。我們首先需要了解進程的狀態，下圖為3種狀態之間的關系：

在本書中，作者只介紹的是2、3，即就緒--運行--就緒之間的轉換關系。其中條件2是調度模塊選擇其中某一個進程運行。

條件3是時鐘中斷發生，調度模塊將正在運行的進程調入到就緒隊列。

五、進程的上下文環境是什么？

? ? 在張先生去為兒子包扎傷口時，他需要在菜譜上記錄下自己做牛肉排骨湯做到什么地方，以便回來之后繼續做。同理，操作系統在進行系統切換時，也同樣要記錄下該進程的上下文環境。

于是我們創建了一個數據結構--進程控制塊(ProcessControl Block)，它主要包括以下幾方面信息：

1、進程標識符 name：每個進程都必須有一個唯一的標識符，可以是字符串，也可以是一個數字。

2、進程當前狀態 status：說明進程當前所處的狀態。為了管理的方便，系統設計時會將相同的狀態的進程組成一個隊列，如就緒進程隊列，阻塞進程則要根據等待的事件組成多個等待隊列，如等待打印機隊列、等待磁盤I/O完成隊列等等。

3、進程相應的程序和數據地址，以便把PCB與其程序和數據聯系起來。

4、進程資源清單。列出所擁有的除CPU外的資源記錄，如擁有的I/O設備，打開的文件列表等。

5、進程優先級 priority：進程的優先級反映進程的緊迫程度，通常由用戶指定和系統設置。

6、CPU現場保護區 cpustatus：當進程因某種原因不能繼續占用CPU時（如等待打印機），釋放CPU，這時就要將CPU的各種狀態信息保護起來，為將來再次得到處理機恢復CPU的各種狀態，繼續運行。

7、進程同步與通信機制 用于實現進程間互斥、同步和通信所需的信號量等。

8、進程所在隊列PCB的鏈接字 根據進程所處的現行狀態，進程相應的PCB參加到不同隊列中。PCB鏈接字指出該進程所在隊列中下一個進程PCB的首地址。

9、與進程有關的其他信息。 如進程記賬信息，進程占用CPU的時間等。

每個進程有自己的進程控制塊，我們將這些進程控制塊組織到一起，存儲在一個叫進程表(Process Table)的結構數組中。

在本書中，本著簡單實用的原則，我們的進程控制塊只包含了進程標識符，CPU現場保護（即寄存器的內容），還有局部描述符。程序內容如下：

/* 寄存器 */ typedef struct s_stackframe {t_32 gs; t_32 fs; t_32 es; t_32 ds; t_32 edi; t_32 esi; t_32 ebp; t_32 kernel_esp;t_32 ebx; t_32 edx; t_32 ecx; t_32 eax; t_32 retaddr; t_32 eip; t_32 cs; t_32 eflags; t_32 esp; t_32 ss; }STACK_FRAME;/* PCB進程控制塊 */ typedef struct s_proc {STACK_FRAME regs; /* 寄存器 */t_16 ldt_sel; /* LDT選擇子 */DESCRIPTOR ldts[LDT_SIZE]; /* LDTs */t_32 pid; /* 進程號 */char p_name[16]; /* 名字 */ }PROCESS;

六、如何創建一個新的進程？

? ? 首先我們要申請一個進程控制塊(PCB)，然后為新的進程分配資源（本程序內為堆棧），繼而初始化進程控制塊，最后將隊列加入就緒隊列（本程序即進程表）。

? ? 在本程序內，我們是這樣做到的

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的全面剖析《自己动手写操作系统》第六章---进程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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