进程控制

是进程管理的主要功能，负责创建和终止进程、进程执行过程中的状态转换。

由操作系统内核通过原语实现。

1.OS内核

常驻内存的、紧靠硬件的软件层次，运行在系统态(又称管态、内核态)，以免遭到用户程序的破坏。

主要包括：一些与硬件紧密相关的模块(如中断处理程序)，各种常用设备的驱动程序，运行频率较高的模块(如时钟管理、进程调度和许多模块所公用的一些基本操作)。

2.原语

由若干条指令组成，用来执行某个特定操作。

其执行具有原子性，即执行过程中不允许被中断。

常驻内存，且在系统态下执行。

3.进程的创建

创建子进程的进程被称为父进程，子进程又可以创建子进程，形成进程图。

进程创建原语完成，其主要任务是创建PCB。

具体过程：从PCB集合申请空闲的PCB，然后为新进程分配内存等资源，再根据父进程提供的参数和分配到的资源情况对PCB进行初始化，然后将新进程插入就绪队列。

4.进程的终止

发生在进程完成任务或遇到异常情况和外界干预需要结束时。

进程终止原语完成，实质是回收PCB。

具体过程：找到待终止进程的PCB，终止执行，设置重新调度标志，终止其一切子孙进程，释放全部资源，移出队列，回收PCB。

5.进程的阻塞和唤醒

当正在执行的进程需要等待某种事件的完成或本身无新工作可做：

执行状态+阻塞原语=阻塞状态

当阻塞进程等待的事情完成了：

阻塞状态+唤醒原语=就绪状态

6.进程的挂起与激活

活动阻塞状态+挂起原语=静止阻塞状态

活动就绪状态/执行状态+挂起原语=静止就绪状态

静止阻塞状态+激活原语=活动阻塞状态

静止就绪状态+激活原语=活动就绪状态

进程同步

和进程并发要区分开，进程同步是指对多个相关进程在执行次序上进行协调。

使得系统中诸进程可以按照一定的规则(或者时序)，共享资源或相互合作，从而使得程序的进程具有可再现性。

用来实现同步的机制被称作同步机制。

1.进程间的两种相互制约关系

间接：两个进程之间要共享相同的资源，一个正在占用，另一个则处于阻塞状态，只有等前者释放后者才被唤醒。

直接：两个进程有合作，比如D等着C向缓冲里面放数据，缓冲里没数据，D就阻塞着，缓冲已经满了，C就阻塞。

2.临界资源和临界区

临界资源：一次只允许被一个进程使用的资源。如打印机、共享变量。

临界区：访问临界资源的那段代码。

要想互斥地使用临界资源，就要保证进程互斥地进入临界区。

措施：临界区前面加一段代码，称为进入区，可用来检查对应资源是否正在被其他进程访问，相应地，临界区后面有一段退出区，用来将临界区从正被访问的标识恢复为未被访问的标识。

3.同步机制遵循的4条规则

空闲让进。当临界资源空闲就要允许请求进入临界区使用临界资源的进程进入。

忙则等待。和上一条相对。

有限等待。避免“死等”，任何请求进入临界区的进程要在有限时间内进入。

让权等待。避免“忙等(白等)”，不能进入临界区的进程要立即释放CPU。

4.信号量机制

是一种同步机制，发展历程：整型信号量->记录型信号量->信号量集。

整型信号量

是非负的、共享的整数，用来表示一类临界资源的数目。

只在三种情况下改变：初始化，P操作，V操作。

P操作即wait

wait(S){while(S<=0);S--;
}

只要S小于0，wait操作就会不断地测试，不符合让权等待原则。

V操作即signal，表示释放资源

signal(S){S++;
}

记录型信号量

除了有整型表示资源量，还有一个进程链表指针，连接所有等待该类资源的进程。

符合让权等待原则，主要是因为有block原语，当资源量小于0的时候，调用这个原语自我阻塞，将PCB插入信号量等待队列中。

应用

1.实现前驱关系

要是有Pi->Pj，即进程Pi是Pj的直接前驱，Pj必须在Pi完成后才能进行

可以设置初值为0的公共信号量S，在Pi后面加Signal(S)，在Pj前面加wait(S)。

2.实现多个进程互斥地访问某临界资源

设置初值为1的互斥信号量mutex，在每个进程的临界区前后分别加wait(mutex)和signal(mutex)。

5.经典进程同步问题

生产者-消费者

哲学家进餐

读者-写者

进程通信

根据信息量多寡和通信效率高低将进程通信分为低级和高级。

前面提到的互斥进制和共享存储器系统属于低级通信。

1.共享存储器系统

通过读写共享存储区来交换数据。

2.管道通信

管道指连接了两个进程的共享文件。管道是临界资源。必须采用互斥机制。

3.消息传递系统

数据交换以格式化的消息为单位。

分为直接和间接两类。

所谓直接，就是源进程直接把消息发送给目的进程。

所谓间接，就是在收发进程间引入了信箱，这样通信可以是非实时的。

4.C/S系统

分为套接字、远程过程调用、远程方法调用。

5.消息缓冲队列通信机制

媒介：内存中公用的消息缓冲区

对应第三小节中的直接通信

最重要的数据结构是消息缓冲区，可以描述为

struct message_buffer{int sender;//发送进程的标识符int size;//消息长度char *text;//消息正文struct message_buffer *next;//指向下一消息缓冲区的指针
}

PCB中需要加入一下数据项

mq:消息缓冲队列队首指针

mutex:消息缓冲队列的互斥信号量

sm:消息缓冲队列的资源信号量

OS会提供发送原语send和接收原语receive。

参考：《计算机操作系统(第四版)--学习指导与题解》梁红兵汤小丹汤子瀛

弄懂“进程”(下)：进程的控制、同步和通信相关推荐

一文弄懂Linux下五种IO模型
Linux下主要的IO主要分为:阻塞IO(Blocking IO),非阻塞IO(Non-blocking IO),同步IO(Sync IO)和异步IO(Async IO). 同步:调用端会一直等待服务 ...
计算机操作系统（第四版）第二章（进程的描述与控制）知识点整理
进程的描述与控制 2.1 前驱图和程序执行 2.1.1 前驱图 2.1.2 程序顺序执行 2.1.3 程序并发执行 2.2 进程的描述 2.2.1 进程的定义与特征 2.2.2 进程的基本状态及转换 ...
考研OR工作----计算机操作系统简答题及疑难知识点总结（第二章进程的描述与控制）
计算机操作系统从第二章开始内容会变得异常多,还是希望能够帮助到大家,在这一章阿婆主还会把书上的典型的PV操作题给打上来,给大家用作参考,如果有问题的地方,还请大家在文章下方留言,我好更正,或者你们有更 ...
并发、并行、同步、异步、进程，线程、串行、并行？一文弄懂八大概念
并发.并行.同步.异步.进程,线程.串行.并行?一文弄懂八大概念参考博文:并发.并行.串行.同步.异步的区别? java多线程详解(并发,并行,同步) 文章目录并发.并行.同步.异步.进程,线程. ...
Linux下的C编程实战(开发平台搭建,文件系统编程,进程控制与进程通信编程,“线程”控制与“线程”通信编程,驱动程序设计,专家问答)
Linux下的C编程实战(一) ――开发平台搭建 1.引言 Linux操作系统在服务器领域的应用和普及已经有较长的历史,这源于它的开源特点以及其超越Windows的安全性和稳定性.而近年来,Linux ...
操作系统——进程管理（一文弄懂进程间的那些事）
进程管理进程进程的概念 PCB 进程的组成进程的特征进程的状态与转换进程的状态进程间的转换进程的组织方式链接方式索引方式进程控制怎么实现进程控制--原语进程的创建进程的终止 ...
弄懂“进程”(上)：3个组成部分、4个基本特征、4个基本状态
目录进程实体的三个部分 1.PCB 2.程序段 3.相关的数据段进程的四大特征 1.动态性 2.并发性 3.独立性 4.异步性进程的状态(3个基本+挂起) 1.三个基本状态 2.挂起状态进程实 ...
计算机操作系统-进程的描述与控制
目录进程的描述进程的定义和特征什么是进程所以进程到底什么呢? 进程控制块(PCB) PCB的作用进程的特点进程的缺点进程的基本状态就绪状态执行状态阻塞状态创建状态终止状态挂起 ...
javascript等待异步线程完成_前端：什么是单线程，同步，异步？彻底弄懂 JavaScript 执行机制...
javascript是按照语句出现的顺序执行的. js是一行一行执行的: let a = '1';console.log(a);let b = '2';console.log(b); 然而实际上js是 ...

弄懂“进程”(下)：进程的控制、同步和通信