【正文】 第 2章 進(jìn)程與線程 本章目錄 進(jìn)程的概念 多道程序設(shè)計環(huán)境下的程序特點 進(jìn)程的定義 進(jìn)程的管理 進(jìn)程控制塊 進(jìn)程控制塊隊列 Linux進(jìn)程的生存過程 進(jìn)程控制的系統(tǒng)調(diào)用命令 進(jìn)程的狀態(tài)及狀態(tài)變遷 線程 線程的概念 線程的實現(xiàn) 線程與進(jìn)程的關(guān)系 Linux的進(jìn)程 Linux進(jìn)程 Linux的幾種鏈接信息 進(jìn)程的概念 ? 多道程序設(shè)計環(huán)境下的程序特點 . 單道程序設(shè)計環(huán)境下的程序特點 1. 資源的獨占性 程序 A 程序 B 程序 C 時間 4 2 3 4 2 4 5 3 3 0 4 6 9 14 18 20 23 26 30 圖例 ： 打印機輸出 CPU執(zhí)行 . . 執(zhí)行的順序性 結(jié)果的再現(xiàn)性 多道程序設(shè)計環(huán)境下的程序特點 2. 程序 A 時間 0 4 6 9 12 15 17 13 18 22 程序 B 程序 C . 執(zhí)行的并發(fā)性：宏觀上，在內(nèi)存的多個程序都按自己程序規(guī)定的操作步驟向前推進(jìn)；微觀上， CPU在任何時刻只執(zhí)行一個程序，它們輪流占用 CPU，交替地執(zhí)行著。 . 相互的制約性：內(nèi)存里的多個程序共享系統(tǒng)中的資源，相互間必然有各種制約。一種是“間接制約關(guān)系”，另一種是“直接制約關(guān)系” 。 程序 P1調(diào)用 echo()函數(shù)， getchar()接收到從鍵盤輸入的字符 x，在將其存于變量 chin后被中斷； 程序 P1從斷點恢復(fù)執(zhí)行。此時由于 P2調(diào)用了 echo()， chin里原先的 x被 y所覆蓋。于是，在屏幕上顯示的是 y，而不是 x。 程序 P1調(diào)用 echo()函數(shù)， getchar()接收到從鍵盤輸入的字符 x，然后在屏幕上顯示出字符 x； . 狀態(tài)的多變性：諸多程序在運行過程中有著各種制約關(guān)系，致使內(nèi)存中每一個程序的狀態(tài)總在不斷的變化之中：時而獲得 CPU處于運行狀態(tài)；時而由于輸入 /輸出或申請某種資源未得到滿足而只好掛起來等待。它們走走停停，停停走走，交替式地向前推進(jìn)，直至終點。 例 21 ： 在多道程序設(shè)計環(huán)境下，“結(jié)果再現(xiàn)性”被打破的簡單例子 void echo() { chin = getchar()。 chout = chin。 putchar(chout)。 } 執(zhí)行順序 1 ： 程序 P2調(diào)用 echo()函數(shù)， getchar()接收到從鍵盤輸入的字符 y，然后在屏幕上顯示出字符 y。 （ 1）（ 2）. . 執(zhí)行順序 2 ： （ 1）（ 2） （ 3）程序 P2獲得 CPU使用權(quán)，調(diào)用 echo()函數(shù)，從頭做到尾，屏幕上顯示字符 y； 返回目錄 . ? 進(jìn)程的定義 1. 進(jìn)程的定義 . 進(jìn)程是程序的一次運行活動； 進(jìn)程的運行活動是建立在某個數(shù)據(jù)集合之上的； 進(jìn)程要在獲得資源的基礎(chǔ)上從事自己的運行活動。 所謂“進(jìn)程”是指一個程序在給定數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和運行調(diào)度的獨立單位。 可從三個方面來描述進(jìn)程： （ 1） （ 2） （ 3） 例 22 ： 駝峰溜放控制過程中的進(jìn)程 駝峰 到達(dá)場 編組場 溜放中 的一勾車 雷達(dá) 測速、測長 道岔 (軌道電路 ) 一列新貨車 一列解體貨車 緩行器 1 2 3 4 5 6 7 8 股道號 溜放中 的一勾車 扳道岔程序 . . 緩行器控制程序 . 雷達(dá)測速程序 . 雷達(dá)測長程序 . 巡回檢測程序 2. 進(jìn)程與程序的關(guān)系 進(jìn)程是一個動態(tài)的概念，強調(diào)的是程序的一次“執(zhí)行”過程；程序則是一組有序指令的集合，在多道程序設(shè)計環(huán)境下，它不涉及“執(zhí)行”，是一個靜態(tài)的概念。 . . 不同進(jìn)程可執(zhí)行同一個程序。由進(jìn)程的定義可知，區(qū)分進(jìn)程的條件一是所執(zhí)行的程序，二是數(shù)據(jù)集合。即使多個進(jìn)程執(zhí)行相同的一個程序，只要它們運行在不同的數(shù)據(jù)集合上，它們就是不同的進(jìn)程。 . 每個進(jìn)程都有自己的生命期。進(jìn)程的本質(zhì)是程序的一次執(zhí)行過程，當(dāng)系統(tǒng)要完成某項工作時，它就“創(chuàng)建”一個進(jìn)程，以便執(zhí)行事先編寫好的、完成該工作的那段程序。程序執(zhí)行完畢、完成預(yù)定的任務(wù)后，系統(tǒng)就“撤消”這個進(jìn)程，收回它所占用的資源。一個進(jìn)程創(chuàng)建后，系統(tǒng)就感知到它的存在；一個進(jìn)程撤消后，系統(tǒng)就無法再感知到它。于是從創(chuàng)建到撤消，這個時間段就是一個進(jìn)程的“生命期”。 . 進(jìn)程之間具有并發(fā)性。在一個系統(tǒng)中，同時會存在多個進(jìn)程，與它們對應(yīng)的多個程序同時在系統(tǒng)中運行，輪流占用 CPU和各種資源。這正是多道程序設(shè)計的初衷，說明這些進(jìn)程在系統(tǒng)中并發(fā)執(zhí)行著。 . 進(jìn)程間會相互制約。由于進(jìn)程是系統(tǒng)中資源分配和運行調(diào)度的單位，因此在對資源共享和競爭中，必然會相互制約，影響了各自向前推進(jìn)的速度。 通常，系統(tǒng)進(jìn)程運行在核心態(tài)，用戶進(jìn)程運行在用戶態(tài)。不過，在微內(nèi)核模式下，只有那些執(zhí)行基本功能程序的進(jìn)程，運行在核心態(tài)，那些執(zhí)行非基本程序的進(jìn)程，則以各種服務(wù)的形式運行在用戶態(tài)。 系統(tǒng)進(jìn)程與用戶進(jìn)程都要使用系統(tǒng)中的各種資源，它們都是資源分配與運行調(diào)度的獨立單位，但系統(tǒng)進(jìn)程的使用級別，應(yīng)該高于用戶進(jìn)程。也就是說，在雙方出現(xiàn)對資源的競爭時，系統(tǒng)進(jìn)程有優(yōu)先獲得資源、優(yōu)先得到運行的權(quán)利。只有這樣，才能保證計算機系統(tǒng)高效、有序的工作。 系統(tǒng)進(jìn)程直接管理軟、硬件資源的有關(guān)活動；而用戶進(jìn)程則不得插手資源管理，在需要使用資源時，必須向系統(tǒng)提出申請，由系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度與分配。 系統(tǒng)進(jìn)程間的相互關(guān)系由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)，以利于增加系統(tǒng)的并行性，提高資源的整體利用率；用戶進(jìn)程間的相互關(guān)系由用戶自己（在程序中）安排。不過，操作系統(tǒng)會向用戶提供一定的協(xié)調(diào)手段（以系統(tǒng)調(diào)用命令的形式）。 3. 系統(tǒng)進(jìn)程與用戶進(jìn)程 . 在多道程序設(shè)計系統(tǒng)中，既有操作系統(tǒng)程序，又有用戶程序，因此整個系統(tǒng)中存在著兩類進(jìn)程：一類是系統(tǒng)進(jìn)程，一類是用戶進(jìn)程。 . 操作系統(tǒng)中用于管理系統(tǒng)資源的那些可以并發(fā)執(zhí)行的程序，構(gòu)成了一個個系統(tǒng)進(jìn)程，它們提供系統(tǒng)的服務(wù)，分配系統(tǒng)的資源；而可以并發(fā)執(zhí)行的用戶程序段，形成一個個用戶進(jìn)程，它們是操作系統(tǒng)的服務(wù)對象，是系統(tǒng)資源的實際享用者。 . 系統(tǒng)進(jìn)程與用戶進(jìn)程的主要區(qū)別 ： （ 1）（ 2） （ 3） （ 4） 返回目錄 終止：進(jìn)程或正常結(jié)束，或因某種原因被強制結(jié)束。這時，系統(tǒng)正在為其進(jìn)行善后處理。 阻塞：進(jìn)程正在等待某事件（如 I/O完成）的發(fā)生。在事件到來之前，即使把CPU分配給這個進(jìn)程，它也無法運行。阻塞狀態(tài)有時也被稱為等待狀態(tài)。 運行：進(jìn)程獲得 CPU正在被執(zhí)行中。若系統(tǒng)只有一個 CPU，那么任何時候系統(tǒng)中最多只有一個進(jìn)程處于運行狀態(tài)。 就緒：進(jìn)程已具備運行的條件，只要有機會獲得 CPU，它就可以投入運行。 創(chuàng)建：進(jìn)程正在初創(chuàng)時期，操作系統(tǒng)還沒把它列入可執(zhí)行的進(jìn)程行列。 ? 進(jìn)程的狀態(tài)及狀態(tài)變遷 1. 進(jìn)程的基本狀態(tài)和狀態(tài)變遷 . . 就緒