进程的描述与控制

目录

进程的概念、组成、特征

进程的状态与转换

进程控制

进程通信（IPC）

共享存储

消息传递

管道通信

线程的概念与特点

线程的实现方式与多线程模型

线程的实现方式

多线程模型

线程的状态与转换

进程的概念、组成、特征

程序是静态的指令集合，无生命周期（存储在磁盘上，永久存在），不占用资源（仅占用磁盘空间），一个进程只能对应一个程序。

进程是程序动态执行的实例，有创建、就绪、运行、阻塞、终止的动态过程，占用 CPU、内存、文件等系统资源，一个程序可对应多个进程。

进程的核心组成是进程实体（操作系统调度和管理的最小单位）。进程实体由4 个核心部分构成，且各部分在内存中占据独立的虚拟地址空间。

从进程是动态执行实例的底层逻辑出发，完整的进程组成应还包含堆栈段。

进程的动态性，本质是进程实体的状态（通过 PCB 更新）在不断变化。

PCB是进程的存在标志是操作系统识别进程的唯一标识，进程的创建、调度、终止本质上都是对 PCB 的操作，其存储位置通常位于操作系统的内核空间，用户进程无法直接访问。

程序段是纯指令，只读不允许修改（若修改会触发内存保护异常），防止进程意外篡改指令导致崩溃。多个进程可共享同一个程序段，节省内存空间（代码共享核心逻辑）。

数据段可读可写、私有（进程隔离），堆栈段则动态变化、私有，是进程运行的核心临时区。

进程的状态与转换

进程状态间的转化

进程控制

进程控制就是要实现进程状态的转换，进程控制用原语实现。

在操作系统中，原语是一组不可中断的原子操作集合，是操作系统内核中的最小执行单元，要么完整执行完毕，要么完全不执行，中间不允许被任何中断打断。

进程控制原语导致进程的状态转化，要做的无非三类事情：

进程通信（IPC）

进程间通信是指两个进程之间产生数据交互。进程是分配系统资源的单位，因此各进程拥有的内存地址空间相互独立。为了保证安全，一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间。

共享存储

为避免出错，各个进程对共享空间的访问应该是互斥的。各个进程可使用操作系统内核提供的同步互斥操作（如 P、V 操作）。

通过增加页表项 / 段表项即可将同一片共享内存映射到各个进程的地址空间中。

Linux中实现内存共享：

消息传递

管道通信

线程的概念与特点

线程的实现方式与多线程模型

线程的实现方式

多线程模型

线程的状态与转换

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