苏州大学操作系统概念第三章资料

第3章进程3.2内容1.进程概念2.进程调度3.进程操作4.进程间通信1、进程概念3.4进程(Process)操作系统执行各种程序批处理系统-作业(Job)分时系统-用户程序或任务(Task)本书使用的名词作业和进程，基本可互换作业：被组装成一个整体运行的一组计算步骤任务:进程或线程进程-执行中的程序；进程的执行必须以顺序方式进行3.5进程例子：SuseLinux3.6进程例子：WindowsXP3.7内存中的进程进程包括代码（Text）当前活动程序计数器（PC）-指向当前要执行的指令（地址）堆栈（Stack）：存放函数参数、临时变量等临时数据数据（Data）：全局变量，处理的文件堆（Heap）：动态内存分配3.8进程和程序进程是程序的一个实例，是程序的一次执行一个程序可对应1个或多个进程，同样一个进程可对应1个或多个程序程序是进程的代码部分进程是活动实体，程序静止（被动）实体进程在内存，程序在外存3.9进程状态进程执行时，改变状态新建：在创建进程运行：指令在执行等待：进程等待某些事件发生就绪：进程等待分配处理器终止：进程执行完毕3.10进程控制块(PCB)PCB包含同进程有关的信息，包括：进程状态程序计数器CPU寄存器CPU调度信息内存管理信息计账信息I/O状态信息3.11LinuxPCBC结构：task_structpidt_pid;/*processidentifier*/longstate;/*stateoftheprocess*/unsignedinttime_slice/*schedulinginformation*/structtask_struct*parent;/*thisprocess’sparent*/structlist_headchildren;/*thisprocess’schildren*/structfiles_struct*files;/*listofopenfiles*/structmm_struct*mm;/*addressspaceofthisprocess*/3.12WindowsPCB每个Win32进程都由一个执行体进程块（executiveprocessblock）EPROCESS：PID,PCB,AccessToken,BasePriority,句柄表，指向进程环境块PEB指针，默认和处理器集合等Windows的PCB称为内核进程对象KPROCESS：执行体进程对象EPOCESS和KPROCESS位于内核空间进程环境块PEB（ProcessEnvironmentBlock），PEB位于用户空间3.13EPROCESS/KPROCESS3.14EPROCESS/PEB3.15CPU在进程间切换进程的并发执行需要PCB保存和恢复现场2、进程调度3.17调度程序长程调度（或作业调度）-选择可以进入就绪队列的进程短程调度（或CPU调度）-选择可被下一个执行并分配CPU的进程3.18进程调度队列作业队列-在系统中的所有进程的集合就绪队列-在主内存中的，就绪并等待执行的所有进程的集合设备队列-等待某一I/O设备的进程队列在各种队列之间进程的迁移3.19就绪队列和各种I/O设备队列3.20进程调度的队列表示图3.21调度程序长程调度（或作业调度）-选择可以进入就绪队列的进程短程调度（或CPU调度）-选择可被下一个执行并分配CPU的进程3.22调度程序(Cont.)(milliseconds)(切换必须快).短程调度切换频率高(seconds,minutes)(切换可以慢).长程调度不快长程调度控制了多道程序的“道”进程可以用下列方式描述：I/O型进程-花费I/O时间多于计算，许多短CPU处理CPU型进程-花费更多时间于计算，许多长CPU处理3.23调度程序长程调度（或作业调度）-选择可以进入就绪队列的进程短程调度（或CPU调度）-选择可被下一个执行并分配CPU的进程3.24中程调度-交换3.25活动阻塞静止阻塞静止就绪执行活动就绪请求I/O终止创建带有中程调度的进程状态图3.26上下文切换当CPU切换至另一个进程时，系统必须保存旧进程状态并为新进程调入所保留的状态上下文切换的时间开销较重；在切换时，系统没有做有用的工作时间取决于硬件的支持3.27Android多任务源于Linux，真正多任务进程分（foreground）和后台（background）后台进程利用服务执行任务服务会保持运行即使后台进程被暂停服务没有运行界面，需要小内存3.28iOS多任务iOS4.0前不支持多任务没落的Palm“伪”多任务1、保持退出时状态一种看起来像多任务的单任务，当按下Home键时，程序会保持状态。待到下次呼出时便恢复保存时的状态2、有限多任务一些系统允许后退运行的进程，如音乐播放和下载等。按下Home键，程序会保存到内存中3、真正多任务Safari和Mail3、进程操作3.30进程创建父进程创建子进程，如此轮流创建进程下去，构成一棵进程树资源共享父进程子进程共享所有的资源子进程共享父进程资源的子集父进程和子进程无资源共享执行父进程和子进程并发执行父进程等待，直到子进程终止3.31进程创建地址空间子女复制双亲子女有一个程序被调入UNIX例子fork系统调用创建新进程在fork用一个新程序替代了进程的内存空间之后，采用exec系统调用原子操作3.32进程终止进程执行最后一项并退出（exit）从子进程向父进程输出数据（通过wait）操作系统收回进程的资源父进程可中止子进程的执行（abort）子进程超量分配资源赋予子进程的任务不再需要如果父进程结束若父进程终止，一些系统不允许子进程继续存在–所有子进程终止--级联终止父进程可以等子进程结束如调用wait()系统调用3.33Windows进程操作CreateProcess：进程创建新进程可以继承：打开文件的句柄、各种对象（如进程、线程、信号量、管道等）的句柄、环境变量、当前目录、原进程的控制终端、原进程的进程组（用于发送Ctrl+C或Ctrl+Break信号给多个进程）－－每个句柄在创建或打开时能指定是否可继承新进程不能继承：优先权类、内存句柄、DLL模块句柄ExitProcess和TerminateProcess：进程退出WaitForSingleObject:等待子进程结束3.34创建子进程API函数CreateProcess函数：BOOLCreateProcess(LPCTSTRlpApplicationName,LPTSTRlpCommandLine,LPSECURITY_ATTRIBUTESlpProcessAttributes,LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,BOOLbInheritHandles,DWORDdwCreationFlags,LPVOIDlpEnvironment,LPCTSTRlpCurrentDirectory,LPSTARTURINFOlpStartupInfo,LPPROCESS_INFORMATIONlpProcessInformation);3.35结束进程如果某个process想自己停止执行，可调用ExitProcess()C程序库中的exit(),exit()在自动执行一些清除垃圾工作后，再调用ExitProcess()VOIDExitProcess(UNTuExitCode)如果processA想要processB停止执行，可在取得processB的handle后，调用TerminateProcess():BOOLTerminateProcess(HANDLEhProcess,UNITuExitCode)3.36例子-子进程ChildProcess:#includestdafx.h#includeconio.hint_tmain(intargc,_TCHAR*argv[]){wprintf(LParamTestOutput:\n);wprintf(LNumberofparameters:%d\n,argc);wprintf(LParameterInfo:\n);for(intc=0;cargc;c++){wprintf(LParam#%d:%s\n,c,argv[c]);}return0;}3.37例子-父进程#includestdafx.h#includewindows.h#includestrsafe.h#includedirect.h#includestring.hint_tmain(intargc,_TCHAR*argv[]){PROCESS_INFORMATIONprocessInformation;STARTUPINFOstartupInfo;memset(&processInformation,0,izeof(processInformation));memset(&startupInfo,0,sizeof(startupInfo));startupInfo.cb=sizeof(startupInfo);BOOLresult;result=::CreateProcess(AppName,CmdLine,NULL,NULL,FALSE,NORMAL_PRIORITY_CLASS,NULL,NULL,&startupInfo,&processInformation);3.38例子-父进程if(result==0){wprintf(LERROR:CreateProcessfailed!);}else{WaitForSingleObject(processInformation.hProcess,INFINITE);CloseHandle(processInformation.hProcess);CloseHandle(processInformation.hThread);}return0；}3.39fork函数：#includeunistd.hpid_tfork();当一个进程调用fork后会创建一个子进程这个子进程和父进程不同：进程IDLinux进程创建3.40区分父进程和子进程:跟踪fork返回值失败:-1否则–父进程fork返回子进程的ID–fork子进程返回0可根据这个返回值来区分父子进程父进程和子进程3.41exec族调用有着5个函数：#includeunistd.hintexecl(constchar*path,constchar*arg,...);intexeclp(constchar*file,constchar*arg,...);intexecle(constchar*path,constchar*arg,...);intexecv(constchar*path,char*constargv[]);intexecvp(constchar*file,char*constargv[])：执行其它程序3.42父进程阻塞直到子进程完成任务调用wait或者waitpid系统调用#includesys/types.h#includesys/wait.hpid_twait(int*stat_loc);pid_twaitpid(pid_tpid,int*stat_loc,intoptions);等待3.43#includeunistd.h#includesys/types.h#includesys/wait.h#includestdio.h#includeerrno.hintmain(){intrtn;/*子进程的返回数值*/if(fork()==0){/*子进程执行此命令*/execlp(/bin/ls,ls-al