第一次作业：深入源码分析进程模型

Posted 2020-11-02

1.简介

本文的内容是基于Linux 2.6的源码，深入分析进程模型。

• 什么是进程
• 操作系统是怎么组织进程的
• 进程状态如何转换
• 进程是如何调度的
• 谈谈自己对该操作系统进程模型的看法

2.什么是进程

  进程的概念：进程是处于执行期的程序以及它所包含的所有资源的总称，包括虚拟处理器，虚拟空间，寄存器，堆栈，全局数据段等。

 Windows10进程如图所示

3.操作系统是如何组织进程的

 

一、描述进程——PCB

进程信息被放在一个叫做进程控制块的结构中，可以理解为进程属性的集合，称之为：PCB，在Linux下，PCB是一个叫做task_struct的结构体，这个结构体里面存放了进程的有关信息。

task_struct结构体的内容分类：

①标识符（PID）：描述本进程的唯一的标识符，用来区别其他进程

获取pid的方法有很多，最推荐的一种就是通过系统调用getpid()来获取进程的pid，

②状态：任务状态，退出码，退出信号等

状态分类：R运行状态（runing）  S睡眠状态（sleeping） D磁盘休眠状态（Disk sleeping） T停止状态（stopped） X死亡状态（dead） Z僵尸状态（zombie） 

③优先级：相对于其他进程的优先级

PRI：进程可执行的优先级，值越小优先级越高

NI:代表nice值，表示进程可被执行的优先级的修正数值

④程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址

⑤内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针

⑥上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据

⑦I/O状态信息：包括显示的I/O请求，分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表

⑧记账信息：可能包括处理器的时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等

⑨其他信息

二、组织进程

因为进程需要不断的关闭和开启，和数据结构中链表的结构很相似，所以运行在系统的进程都以task_struct链表的形式存在内核里面，此时我们就把进程组织起来了。

4.进程状态如何转换

1.进程的基本状态

(1)执行状态(Running)：进程占用处理机，进程的程序正在执行。单处理机系统中只能有一个进程处于执行状态，多处理机系统中可能有多个进程处于执行状态。

(2)等待状态(Blocked)：也叫阻塞或睡眠状态，是进程由于等待某种事件的发生而处于暂停执行的状态。如进程因等待I/O的完成、等待缓冲空间等。

(3)就绪状态（Ready）：进程已分配到处理机以外的所有必要资源，具备了执行的所有条件。可能会有多个进程处于就绪状态，排成就绪队列。

2. 进程状态的转换

(1)就绪状态－＞执行状态：进程调度程序为处于就绪状态的进程分配处理机后，该进程进入执行状态。

(2)执行状态－＞等待状态：正在执行的进程因需要等待某事件而无法执行。

(3)等待状态－＞就绪状态：进程所等待的事件发生了，进程就从等待状态进入就绪状态。

(4)执行状态－＞就绪状态：正在执行的进程因时间片用完而被暂停执行；或者在可抢占调度方式中，一个优先权高的进程到来后，正在执行的低优先权的进程被强制撤下处理机，转换为就绪状态.

5.进程的调度

Linux系统进程提供了两种优先级，一种是普通的进程优先级，第二个是实时优先级。前者适用SCHED_NORMAL调度策略，后者可选SCHED_FIFO或SCHED_RR调度策略。任何时候，实时进程的优先级都高于普通进程，实时进程只会被更高级的实时进程抢占，同级实时进程之间是按照FIFO（一次机会做完）或者RR（多次轮转）规则调度的。

Linux进程状态机：

6.对操作系统进程的看法

进程是操作系统中很重要的部分 所以学好进程十分的重要。对自己未来更深一步的学习很有帮助。