第一次作业：深入源码分析进程模型

Posted 2020-11-02 pmmd

本文针对linux罗列一些个人的理解或看法

这是本人第一次写博客，有写得不好的地方请见谅。

进程是什么

当我们打开任务管理器的时候，我们可以看到这样的画面：

从这里我们可以看到进程的页面，当然这样的理解是浅显的，详细的来说进程就是：

可执行的程序文件(ELF格式)被加载到内存当中，然后让CPU逐条执行其代码，根据代码作出相应的动作，这样一个动态进程就产生了。

当一个程序文件被执行产生一个进程时，内核将会产生一个task_struct结构体，来承载该进程运行后所需要的所有资源，随着进程的运行，各种资源被分配和释放，是一个动态的过程。

使用命令：ps -A可以查看所有进程信息，例：

操作系统是怎么组织进程的

进程是动态的，它既会产生也会消失，或称为死亡。每个子进程都有相应的父进程，换个说法就是他们都由各自的父进程产生，子进程如果死亡，父进程就会回收其资源。相反，若父进程死亡，则子进程进入孤儿态，将由1号进程回收其资源。

一.进程链表

每个task_struct中都有一个tasks的域来连接到进程链表上。

 

 而这个链表的头是init_task是0号进程的PCB，它永远不会被撤销。也就是Init_task的PCB是

由编译器预先分配的，在程序运行的过程中一直存在，直到程序结束。

二.哈希表

因为进程链表的方式十分低效，因为其时间复杂度为O（N），相比之下，哈希表查找的方式就要快上许多。

哈希表（也称为散列表）它是依据关键码值(Key  value)而直接进行訪问的数据结构。就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来訪问记录。以加快查找的速度。这个映射函数叫做哈希函数。存放记录的数组叫做哈希表。

哈希表的经常使用构造方法有：
  (1)直接定址法
  (2)数字分析法
  (3)平方取中法
  (4)折叠法
  (5)随机数法
  (6)除留余数法

 

进程状态如何转换

 

一.进程有哪些状态：

①就绪状态 
当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU，便可立即执行，进程这时的状态就称为就绪状态。

在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个，通常将他们排成一个队列，称为就绪队列。 
②执行状态 
进程已获得CPU，其程序正在执行。在单处理机系统中，只有一个进程处于执行状态；在多处理机系统中，则有多个进程处于执行状态。 
③阻塞状态 
正在执行的进程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理机而处于阻塞状态。引起进程阻塞的事件可有多种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满足、等待信件(信号)等。

二.进程如何转换：

一个进程在运行期间，不断地从一种状态转换到另一种状态，它可以多次处于就绪状态和执行状态，也可以多次处于阻塞状态。 
①就绪→执行处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态转变成执行状态。 
②执行→就绪处于执行状态的进程在其执行过程中，因分配给它的一个时间片已用完而不得不让出处理机，于是进程从执行状态转变成就绪状态。 
③执行→阻塞正在执行的进程因等待某种事件发生而无法继续执行时，便从执行状态变成阻塞状态。 
④阻塞→就绪处于阻塞状态的进程，若其等待的事件已经发生，于是进程由阻塞状态转变为就绪状态。

二.状态转换图：

 

 

 

 

 

 

进程是如何调度的

 

一.什么是调度：

当同时又多个程序系统时，处理机经常来不及处理完所有进程，那么进程就会争抢处理机。而调度则是将处理机进行分配，按照某种算法“公平，高效”地选择进程以分配处理机运行，实现并发执行。处理机是多道程序操作系统的基础，是操作系统设计的核心问题。

二.调度的方式：

所谓进程调度方式是指当某一个进程正在处理机上执行时，若有某个更为重要或紧迫的进程需要处理，即有优先权更髙的进程进入就绪队列，此时应如何分配处理机。
通常有以下两种进程调度方式：
1) 非剥夺调度方式，又称非抢占方式。是指当一个进程正在处理机上执行时，即使有某个更为重要或紧迫的进程进入就绪队列，仍然让正在执行的进程继续执行，直到该进程完成或发生某种事件而进入阻塞状态时，才把处理机分配给更为重要或紧迫的进程。
在非剥夺调度方式下，一旦把CPU分配给一个进程，那么该进程就会保持CPU直到终止或转换到等待状态。这种方式的优点是实现简单、系统开销小，适用于大多数的批处理系统，但它不能用于分时系统和大多数的实时系统。
2) 剥夺调度方式，又称抢占方式。是指当一个进程正在处理机上执行时，若有某个更为重要或紧迫的进程需要使用处理机，则立即暂停正在执行的进程，将处理机分配给这个更为重要或紧迫的进程。.

 

谈谈自己对该操作系统进程模型的看法

Linux 和 Windows 系统的进程结构都相当复杂。对于初学者来说想要理解不是一件十分容易的事情，一个进程就是一个正在执行程序的实例，每次我们电脑某个游戏，文件卡死的时候，我们需要通过任务管理器来中断进程，在以前，我只知道这是用于处理死机情况的方法，但是在现在学习操作系统这门课的过程中，我对于这种操作有了一定的理解。在我看来，在将来成为一名程序员走上工作岗位之前，了解学习操作系统进程的过程是十分必要的

 

参考资料

http://www.jb51.net/LINUXjishu/151851.html
https://blog.csdn.net/fdssdfdsf/article/details/7894211
https://baike.baidu.com/item/%E8%BF%9B%E7%A8%8B%E6%A8%A1%E5%9E%8B/20837135
https://blog.csdn.net/chengonghao/article/details/50981214