操作系统杂谈

Posted 2020-12-03 liwenchi

1.进程、线程、程序的区分以及为什么要引入线程：http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html

• 摘要：进程就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务，线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。车间的空间是工人们共享的，比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可以使用这些共享内存。可是，每间房间的大小不同，有些房间最多只能容纳一个人，比如厕所。里面有人的时候，其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁，就在门口排队，等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"（Mutual exclusion，缩写 Mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域。还有些房间，可以同时容纳n个人，比如厨房。也就是说，如果人数大于n，多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做"信号量"（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。不难看出，mutex是semaphore的一种特殊情况（n=1时）。也就是说，完全可以用后者替代前者。但是，因为mutex较为简单，且效率高，所以在必须保证资源独占的情况下，还是采用这种设计。
• 总结：
  • 1.程序：一段完成特定功能的静态代码。
  • 2.进程：程序的一次动态执行。
  • 3.线程：CPU的基本调度单位，一个进程可以创建多个线程，线程可以共享进程的内存空间。
  • 为什么引入线程：由于进程是资源的拥有者，所以在创建、撤销、切换操作中需要较大的时空开销，限制了并发程度的进一步提高。为减少进程切换的开销，把进程作为资源分配单位和调度单位这两个属性分开处理，即进程还是作为资源分配的基本单位，把调度执行与切换的责任交给“线程”。这样做的好处不但可以提高系统的并发性，充分发挥多处理机的性能。

 

2.什么是作业调度什么是进程调度？试列举至少两种作业调度算法和三种进程调度算法

• 参考链接：https://www.cnblogs.com/whatbeg/p/4469709.html；https://blog.csdn.net/alpaca12/article/details/51435661

•  作业调度：作业调度的主要功能是根据作业控制块中的信息，以及按照一定的算法，从外存的后备队列中选取某些作业调入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源。然后再将新创建的进程插入就绪队列，准备执行。
• 进程调度：
  • 长程调度，又称作业调度，用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源，然后，再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行、
  • 短程调度，又称进程调度，用来决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序把处理机分配给该进程的具体操作
  • 中程调度，从就绪挂起到就绪，从阻塞挂起到阻塞，引入中程调度的主要目的，是为了提高内存利用率和系统吞吐量

• 分别有哪些算法：

  （1）先来先服务调度算法（FCFS）（作业、进程调度）：算法简单，但效率较低；有利于长作业，但对短作业不利，有利于CPU繁忙型作业，不利于I/O繁忙型作业。
  （2）短作业优先调度算法（SJF）（作业、进程调度）：运行时间短的进程（作业）优先执行，该算法对长作业不利，易造成“饥饿”问题，即长进程（作业）由于优先级低可能长期得不到处理。
  （3）时间片轮转调度算法（进程调度）：
  时间片的大小对系统性能影响很大，如果时间片足够大，以至于所有的进程都能在一个时间片内执行完毕，则退化为FCFS算法，如果时间片很小，那么处理机在进程间频繁切换，处理机真正用于运行用户进程的时间将减少。
  时间片的长短由：系统的响应时间、就绪队列中的进程个数和系统的处理能力决定。
  （4）优先级调度算法（作业、进程调度）：根据进程优先级决定运行的进程
  （5）高响应比优先调度算法（作业调度）：响应比 = 1 + 作业等待时间/估计运行时间重点内容
  （6）多级队列调度算法（进程调度）：对多个就绪队列设计不同的调度算法
  （7）多级反馈队列调度算法：（UNIX调度用这个）