【正文】 示。該進程有兩個睡眠標志： runout和 runin。最后一個問題將放在 UNIX存儲管理的“對換技術(shù)”一節(jié)中討論，這里只介紹進程的換進和換出問題。所以，在 UNIX中，經(jīng)常要遇到進程的換出和換進問題。 調(diào)度時，如果沒有“在內(nèi)存就緒”狀態(tài)的進程存在，那么就需要把磁盤對換區(qū)中的“換出并就緒”狀態(tài)的進程換進內(nèi)存參與調(diào)度，因為它們處于就緒狀態(tài)，只是有一部分信息在磁盤對換區(qū)，把這些信息調(diào)入內(nèi)存后，它們就能夠投入運行。另一方面，為了緩解內(nèi)存使用的緊張程度， UNIX又常把一些進程的非常駐內(nèi)存部分換出到磁盤對換區(qū)上。 可見 ， 通過這樣的處理 ， UNIX讓每個進程都有較為合理的機會獲得處理機的服務(wù) 。 P_cpu值下降 ， 意味著由公式 （ 1） 計算出來的進程優(yōu)先數(shù)也呈下降的趨勢 （ 見圖 74⑥ ） 。 進程優(yōu)先數(shù)的上升 ，意味著它獲得處理機的優(yōu)先權(quán)下降 （ 見圖 74③ ） ， 也就是被調(diào)度到的可能性減少 （ 見圖 74④ ） 。 如果一個進程逐漸地占用了較多的處理機時間 ， 那么它的 proc結(jié)構(gòu)中的 p_cpu值就逐漸加大 ， 呈上升的趨勢 （ 見圖 74① ） 。圖 74給出了 p_cpu的變化對進程優(yōu)先數(shù)的影響，從而也就影響到了進程被調(diào)度到的可能性。到1s鐘時，依次檢查系統(tǒng)中所有進程的 p_cpu。時鐘中斷處理程序每20ms做一次。一個進程的 p_nice被設(shè)置后，若再要改變，則只能夠讓其增加； p_cpu是進程使用處理機的時間，它給出了一個進程使用處理機的情況。其中 PUSER是一個常數(shù)； p_nice是用戶為自己的進程設(shè)定的優(yōu)先權(quán)，它可以通過系統(tǒng)調(diào)用命令來加以設(shè)置。這個優(yōu)先數(shù)將在進程被喚醒后發(fā)揮作用 。 為了改變一個進程的優(yōu)先數(shù) ， 在 UNIX中采取設(shè)置和計算兩種方法 。直到發(fā)生中斷請求，被喚醒再次去搜索 proc[ ]表。在處于就緒、且全部在內(nèi)存的進程中，挑選一個優(yōu)先數(shù)最?。磧?yōu)先權(quán)最大）的進程作為分配對象。 以上就是一個 UNIX進程從被創(chuàng)建開始到被撤消為止的整個生命期內(nèi)的變化過程。無論是處于“在內(nèi)存睡眠”狀態(tài)還是處于“睡眠并換出”狀態(tài)，都表明這個進程在等待某個事件的發(fā)生。 一個進程處于“在內(nèi)存睡眠”狀態(tài)時，如果內(nèi)存使用緊張，就會被從內(nèi)存換出到磁盤的對換區(qū)。如果要等待輸入 /輸出完成，則變成“在內(nèi)存睡眠”狀態(tài)；如果是調(diào)用了 exit而進入“核心態(tài)運行”狀態(tài)，則意味著進程運行結(jié)束，于是進入“僵死”狀態(tài)，所占用的一切資源被釋放。在“核心態(tài)運行”狀態(tài)下的進程是不能被剝奪的。 一個進程被調(diào)度到時，就成為“用戶態(tài)運行”狀態(tài)。 處于這兩種狀態(tài)的進程 ，從原則上說都是 “ 就緒 ” 的 ， 都可以參與處理機調(diào)度 。 如果能夠為該進程分配到足夠的內(nèi)存空間 ， 則它變?yōu)?“ 在內(nèi)存就緒 ” 狀態(tài)；如果當前沒有足夠的內(nèi)存空間 ， 則它變?yōu)?“ 換出并就緒 ” 狀態(tài) ， 被安置在磁盤的對換區(qū) 。 圖 73給出了進程狀態(tài)的變遷圖 。另外，通過 user結(jié)構(gòu)中的 u_procp，可以得到該進程的 proc結(jié)構(gòu)的位置。通過 proc結(jié)構(gòu)中的 p_addr，就能夠得到該進程的數(shù)據(jù)段；通過 p_textp，就能夠得到該進程共享正文段的 text結(jié)構(gòu)，再由這個 text結(jié)構(gòu)中的x_caddr或 x_daddr就能夠得到共享正文段在內(nèi)存或在磁盤對換區(qū)的位置。 在那里一根虛線把圖分成兩個部分。 其中每一個 text結(jié)構(gòu)對應(yīng)一個共享正文段 ， 主要記錄關(guān)于這個正文段的有關(guān)信息 ， 比如共享正文段在磁盤對換區(qū)的地址 （ x_daddr ） ， 共享正文段在內(nèi)存的地址（ x_caddr） ， 共享正文段的長度 （ x_size） ， 共享本正文段的所有進程數(shù)目 （ x_count） 等 。 其聯(lián)系如圖 71所示 。 這樣 ，UNIX進程的數(shù)據(jù)段分成三個部分：系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū) 、 用戶數(shù)據(jù)區(qū)和用戶棧區(qū) 。 1．進程控制塊 2． 數(shù)據(jù)段 進程運行時用到的數(shù)據(jù)以及工作區(qū) ， 構(gòu)成了一個進程的數(shù)據(jù)段 。 UNIX的處理機管理 UNIX的存儲管理 UNIX的文件管理 UNIX的設(shè)備管理 UNIX的處理機管理 UNIX的進程 通常，一個進程由三個部分組成：進程控制塊PCB、數(shù)據(jù)和程序。 退出 UNIX是一個通用、多用戶的分時操作系統(tǒng)。 但不管怎樣 ， UNIX以其特有的簡潔性和開放性 ， 贏得了越來越多人的贊賞與青睞 ， 已成為一個應(yīng)用領(lǐng)域廣泛 、 功能豐富實用的操作系統(tǒng) 。 時至今日 ， UNIX已經(jīng)走過了 30多個年頭 。第 7章 實例分析： UNIX操作系統(tǒng) 1969年 ， 美國貝爾實驗室的湯普遜 （ ）和里奇 （ ） 免費發(fā)行了一個小型的實驗性操作系統(tǒng) ， 由此宣布了 UNIX操作系統(tǒng)的誕生 。 1978年以后 ， UNIX真正開始流行 。 在此期間 ， 它發(fā)生了許多重大的變化 ， 有欣欣向榮之日 ， 也有曲折坎坷之時 。 現(xiàn)在已經(jīng)有各種版本的 、 可以運行在不同平臺上的 UNIX。本章主要從實現(xiàn)的角度出發(fā)，講述四個方面的內(nèi)容： （ 1） UNIX的進程以及進程調(diào)度； （ 2） UNIX采用的存儲管理策略； （ 3） UNIX目錄結(jié)構(gòu)的特點以及對磁盤存儲空間的管理； （ 4） UNIX對塊設(shè)備及字符設(shè)備的管理以及緩沖技術(shù)。在 UNIX中，一個進程也由三個部分組成：進程控制塊、數(shù)據(jù)段和共享正文段，并有其自身的不同含義。 要注意的是 ， 如果進程執(zhí)行的程序是不能被共享的 ， 那么也把它歸入到數(shù)據(jù)段中 。 如在基本控制塊 proc結(jié)構(gòu)中所述 ，在進程的 proc結(jié)構(gòu)中 ， 由 p_addr指向該進程數(shù)據(jù)段的首地址 ， 由 p_size給出數(shù)據(jù)段的長度 。 3． 共享正文段 為了管理好進程的共享正文段 ， UNIX在內(nèi)存專門開辟了一個 text結(jié)構(gòu)區(qū)域 ， 形成正文段表 text[ ]。 綜上所述 ， 一個進程的基本控制塊 proc結(jié)構(gòu) 、 數(shù)據(jù)段 （ 包含擴充控制塊 user結(jié)構(gòu) ） 以及共享正文段三者之間的關(guān)系 ， 可以用圖 72勾畫出來 。標有①的部分表示 proc[ ]表中進程的 proc結(jié)構(gòu)以及 text[ ]表中的text結(jié)構(gòu)總是常駐內(nèi)存。標有②的部分表示進程的數(shù)據(jù)段和共享正文段是非常駐內(nèi)存部分，根據(jù)需要和可能，數(shù)據(jù)段和共享正文段會在內(nèi)存和磁盤對換區(qū)之間換進和換出。 UNIX的進程狀態(tài) UNIX進程在其生命期內(nèi) ， 可以處于多種不同的狀態(tài) ， 并記錄在進程的 proc結(jié)構(gòu)中 。 當父進程執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用 fork創(chuàng)建一個子進程時 ，被創(chuàng)建進程處于 “ 創(chuàng)建 ” 狀態(tài) 。 另外 ， 原來已在內(nèi)存的就緒進程 ， 也可能因為內(nèi)存緊張而被換出 ， 同樣成為 “ 換出并就緒 ” 狀態(tài) 。只是處于 “ 換出并就緒 ” 狀態(tài)的進程被調(diào)度到時 ， 由于它的非常駐內(nèi)存部分并不在內(nèi)存 ， 因此要先被換進 ，才能夠真正占用處理機投入運行 。進程在“用戶態(tài)運行”狀態(tài)下時，若程序中使用了系統(tǒng)調(diào)用或請求輸入 /輸出，就會使進程從“用戶態(tài)運行”狀態(tài)改變?yōu)椤昂诵膽B(tài)運行”狀態(tài)。當系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行完畢，就返回到“在內(nèi)存就緒”狀態(tài)。如果在“用戶態(tài)運行”狀態(tài)下，由于時間片到等原因，就會直接變成“在內(nèi)存就緒”狀態(tài)。這時，該進程處于“睡眠并換出”狀態(tài)。當處于“在內(nèi)存睡眠”狀態(tài)下等待的事件發(fā)生時，進程狀態(tài)就變?yōu)椤霸趦?nèi)存就緒”；當處于“睡眠并換出”狀態(tài)下等待的事件發(fā)生時，進程狀態(tài)就變?yōu)椤皳Q出并就緒”。 UNIX的進程調(diào)度與換進換出 為了把處理機分配給一個進程使用， UNIX的進程調(diào)度程序總?cè)ゲ榭聪到y(tǒng) proc[ ]表中登記的所有進程。如果暫時沒有這種進程存在，那么進程調(diào)度程序就處于“在內(nèi)存睡眠”的等待狀態(tài)。 UNIX賦予進程調(diào)度進程極高的優(yōu)先權(quán)，以保證系統(tǒng)能以最快的速度找到可運行的進程，提高 CPU的使用效率。 設(shè)置方法用于當一個進程變?yōu)樗郀顟B(tài)時 ， 系統(tǒng)將根據(jù)不同的睡眠原因 ， 賦予睡眠進程不同的優(yōu)先數(shù) 。 計算進程優(yōu)先數(shù)的公式為： p_pri=min{127， (p_cpu/16+PUSER+p_nice)} 此公式是在 127和 p_cpu/16+PUSER+p_nice兩個數(shù)之間取最小值。通常，由這個量反映用戶進程工作任務(wù)的輕重緩急程度。 這里最關(guān)鍵的是 p_cpu，系統(tǒng)通過時鐘中斷來記錄每個進程使用處理機的情況。每做一次就將運行進程的 p_cpu加 1。如果這個進程的 p_cpu10，表明該進程在此 1s內(nèi)占用處理機的時間沒有超過 200ms，于是把它的 p_cpu修改為 0；如果這個進程的 p_cpu10，表明該進程在此 1s鐘內(nèi)占用處理機的時間超過 200ms，于是在它原有 p_cpu的基礎(chǔ)上減 10。 從左到右從上到下來觀察圖 74。由于 p_cpu增加 ， 根據(jù)公式 （ 1） 計算出來的進程優(yōu)先數(shù)也呈上升的趨勢 （ 見圖 74② ） 。 由于調(diào)度到的可能性減少了 ， 使用處理機的機會就少了 ， 于是p_cpu值下降 （ 見圖 74⑤ ） 。 一個進程優(yōu)先數(shù)減少 ， 表示它的優(yōu)先權(quán)上升 （ 見圖 74⑦ ） ， 也就是這個進程獲得處理機的機會增多 （ 見圖 74⑧ ） 。 如上所述， UNIX一方面總是在 “在內(nèi)存就緒