2.OS-Virtualization|抽象：进程

Posted 2023-05-11 HX-Note

通过进程抽象，我们需要明白计算机设计的一些思考点：如何分离？如何管理？如何抽象？

进程：运行中的程序。
没有运行前，就是一个代码，他是静态的。
通过一系列抽象，有了状态。
通过进程抽象，我们需要明白计算机设计的一些思考点：如何分离？如何管理？如何抽象？

• 运行
• 就绪
• 阻塞

它就是一个状态机，一系列无情的指令集。
而这种状态的不停切换，也得益于一种时分共享技术。
进程可以大体抽象为：状态+存储。
进行的操作来于一系列API：创建，销毁，等待，状态。
进程信息的管理：依赖于进程列表。

创建过程

轮转过程

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上面是一系列我的精华总结：接下来的是具体内容。

2.0|时分共享技术实现多并发

进程的狭义定义非常简单：是运行中的程序。程序本身是没有生命周期的，它只是存在磁盘上面的一些指令（也可能 是一些静态数据）

通过允许资源由一个实 体使用一小段时间，然后由另一个实体使用一小段时间， 可以被许多人共享 。
时分共享的自然对应技术是空分共享，资源在空间上被划分给希望使用它的人。 例如，磁盘空间自然是一个空分共享资源，因为一旦将块分配给文件，在用户删除文件之前，不可能将 它分配给其他文件。
虚拟化实现了CPU假象。

2.1|抽象：进程

• 进程的机器状态（machine state）：程序在运行时可以读取或更新的内容。
• 进程的机器状态有一个明显组成部分，就是它的内存。指令存在内存中。
• 进程的机器状态的另一部分是寄存器 。
• 程序也经常访问持久存储设备

分离策略和机制，how and which，模块化形式，软件设计原则。

2.2|进程API

• 创建（create）：操作系统必须包含一些创建新进程的方法。在 shell 中键入命令或双击应用程序图标时，会调用操作系统来创建新进程，运行指定的程序。
• 销毁（destroy）：由于存在创建进程的接口，因此系统还提供了一个强制销毁进 程的接口。当然，很多进程会在运行完成后自行退出。但是，如果它们不退出， 用户可能希望终止它们，因此停止失控进程的接口非常有用。
• 等待（wait）：有时等待进程停止运行是有用的，因此经常提供某种等待接口。 其他控制（miscellaneous control）：除了杀死或等待进程外，有时还可能有其他控制。例如，大多数操作系统提供某种方法来暂停进程（停止运行一段时间）， 然后恢复（继续运行）。
• 状态（statu）：通常也有一些接口可以获得有关进程的状态信息，例如运行了多 长时间，或者处于什么状态 。

2.3|进程创建

OS ——>具体的抽象层实现。

2.4|进程状态

• 运行（running）：在运行状态下，进程正在处理器上运行。这意味着它正在执行 指令。
• 就绪（ready）：在就绪状态下，进程已准备好运行，但由于某种原因，操作系统 选择不在此时运行。
• 阻塞（blocked）：在阻塞状态下，一个进程执行了某种操作，直到发生其他事件时才会准备运行。一个常见的例子是，当进程向磁盘发起 I/O 请求时，它会被阻塞， 因此其他进程可以使用处理器。

2.5|数据结构

进程列表（process list）是第一个这样的结构。这是比较简单的一种，但是，任何能够同时运行多个程序的操作系统当然都 会有类似这种结构的东西，以便跟踪系统中正在运行的所有程序。有时候人们会将存储关于进程的信息 的个体结构称为进程控制块（Process Control Block，PCB）

其他状态： 除了运行、就绪和阻塞之外，还有其他一些进程可以处于的状 态。有时候系统会有一个初始（initial）状态，表示进程在创建时处于的状态。另外，一个进 程可以处于已退出但尚未清理的最终（final）状态（在基于 UNIX 的系统中，这称为僵尸状 态①）。这个最终状态非常有用，因为它允许其他进程（通常是创建进程的父进程）检查进 程的返回代码，并查看刚刚完成的进程是否成功执行（通常，在基于 UNIX 的系统中，程 序成功完成任务时返回零，否则返回非零）。

python----进程

一 背景知识

顾名思义，进程即正在执行的一个过程。进程是对正在运行程序的一个抽象

进程的概念起源于操作系统，是操作系统最核心的概念，也是操作系统提供的最古老也是最重要的抽象概念之一。操作系统的其他内容都是围绕进程的概念展开的

一。操作系统的应用
1，隐藏丑陋复杂的硬件接口，提供良好的抽象接口
2，管理，调度进程，并且将多个进程对硬件的竞争变得有序
二，多道技术
1，产生背景：针对单核，实现并发
ps：
现在的主机一般是多核，那么每个核都会利用多道技术
有4个cpu，运行于cpu1的某个程序遇到io阻塞，会等到io结束再重新调度，会被调度到4个cpu中任意的一个，具体由操作系统的算法决定

2，空间上的复用：如内存中同时有多道程序
3，时间上的复用：复用一个cpu的时间片
强调：遇到io切，占用cpu时间过长也切，核心在于切之前将进程的状态保存下来，这样才能保证下次切换回来时，能基于上次切走的位置继续运行

二，什么是进程

       进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织的描述，进程是程序的实体。我们自己在python文件中写了一些代码，这叫做程序，运行python文件的时候，这叫做进程。

       侠义定义：进程是正在运行程序的实例（an instance of a computer program that is being excuted）.

　　广义定义：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元

进程的概念：

第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region) (python 的文件）、数据区域（data region）(python文件中定义的一些变量数据)和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。

第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时（操作系统执行之），它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。

进程时操作系统中最基本，重要的概念。是多道程序体统出现后，为了刻画系统内部出现的动态情况，描述系统内部各道程序的活动规律引进的一个概念，所有多道程序设计操作系统都建立在进程的基础上。