【正文】 門(mén)的作業(yè)隊(duì)列中等待進(jìn)入內(nèi)存執(zhí)行，要經(jīng)過(guò)一次宏觀調(diào)度，由外存進(jìn)入內(nèi)存，以進(jìn)程的形式運(yùn)行。任何一個(gè)進(jìn)程，都存在于內(nèi)存中，并且是已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)行的動(dòng)態(tài)實(shí)體。它存在于系統(tǒng)的內(nèi)存中，是操作系統(tǒng)可感知、可控制的動(dòng)態(tài)實(shí)體，是系統(tǒng)分配各種資源、進(jìn)行調(diào)度的基本單位。在多道系統(tǒng)中，處理機(jī)在多個(gè)進(jìn)程之間來(lái)回切換，每個(gè)進(jìn)程都會(huì)在暫停、運(yùn)行這兩種狀態(tài)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。 進(jìn)程切換現(xiàn)場(chǎng)稱(chēng)為進(jìn)程上下文 (context)，包含了一個(gè)進(jìn)程所具有的全部信息，一般包括：進(jìn)程控制塊（ Process Control Block， PCB）、有關(guān)程序段和相應(yīng)的數(shù)據(jù)集，具體組成見(jiàn)圖 。一般來(lái)講， PCB記錄著進(jìn)程的所有資料，是全部或部分常駐內(nèi)存的，PCB記錄著程序段和數(shù)據(jù)集的地址指針，通過(guò)這些指針，就可以得到具體的指令和數(shù)據(jù)。 圖 進(jìn)程描述數(shù)據(jù)關(guān)系示意圖（進(jìn)程上下文） 2. Linux的 PCB Linux系統(tǒng)的進(jìn)程控制塊 PCB用一個(gè)稱(chēng)為 taskstruct的結(jié)構(gòu)體來(lái)描述。這些描述信息包括：進(jìn)程號(hào)、用戶(hù)和組標(biāo)識(shí)以及描述進(jìn)程家族關(guān)系的連接信息。 ② 用戶(hù)和組標(biāo)識(shí)（ user and group identifier） Linux系統(tǒng)中有四類(lèi)不同的用戶(hù)和組標(biāo)識(shí)，主要用來(lái)控制進(jìn)程對(duì)系統(tǒng)文件的訪問(wèn)權(quán)限，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的安全訪問(wèn)。 ③ 連接信息（ Links） Linux系統(tǒng)中的進(jìn)程之間形成樹(shù)狀的家族關(guān)系，連接信息記錄某個(gè)進(jìn)程的父進(jìn)程、兄弟進(jìn)程（具有相同父進(jìn)程的進(jìn)程）以及子進(jìn)程的信息，描述一個(gè)進(jìn)程在整個(gè)家族系統(tǒng)中的具體位置。 ① 進(jìn)程當(dāng)前狀態(tài) 進(jìn)程的生命周期中，總是不停地在各種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，有關(guān)進(jìn)程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換規(guī)則，在下一小節(jié)討論。 ③ 記時(shí)信息 包括時(shí)間和定時(shí)器，給出進(jìn)程占有和利用 CPU的情況，是調(diào)度的依據(jù)，也是進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析以及記費(fèi)的依據(jù)。Linux支持典型的 UNIX進(jìn)程間通信機(jī)制 —— 信號(hào)、管道，也支持 System Ⅴ 通信機(jī)制 —— 共享內(nèi)存、信號(hào)量和消息隊(duì)列。通過(guò)這些資料，進(jìn)程就可以得到運(yùn)行需要的相關(guān)程序段以及必要的數(shù)據(jù)。相關(guān)程序段和數(shù)據(jù)集以及處理機(jī)現(xiàn)場(chǎng)（或處理機(jī)狀態(tài)）都必須保存。 taskstruct是 Linux系統(tǒng)的進(jìn)程控制塊（ PCB），通過(guò)對(duì) PCB的操作，系統(tǒng)為進(jìn)程分配資源并進(jìn)行調(diào)度，最終完成進(jìn)程的創(chuàng)建和撤銷(xiāo)。如果這個(gè)進(jìn)程要進(jìn)入運(yùn)行，首先根據(jù)其中的 CPU現(xiàn)場(chǎng)信息來(lái)恢復(fù)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，然后根據(jù)資源信息獲取對(duì)應(yīng)的程序段和數(shù)據(jù)集，接著上次的位置開(kāi)始執(zhí)行，同時(shí)通過(guò) PCB中的通信信息和其他進(jìn)程協(xié)同工作。 1. 進(jìn)程的基本狀態(tài) 在分時(shí)系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程擁有了所需要的全部資源，就可以開(kāi)始執(zhí)行，當(dāng)分配的時(shí)間片結(jié)束，讓出 CPU資源，這種只要能夠占有 CPU就能進(jìn)入執(zhí)行的狀態(tài)稱(chēng)為就緒狀態(tài)。等待狀態(tài)、就緒狀態(tài)和執(zhí)行狀態(tài)是一個(gè)進(jìn)程所具有的最基本的三種狀態(tài)，見(jiàn)圖 。 表 Linux系統(tǒng)（ — ）進(jìn)程狀態(tài)表 進(jìn)程狀態(tài) 值 說(shuō)明 TASKRUNNING 0 運(yùn)行態(tài) TASKINTERRUPTIBLE 1 等待態(tài)，可中斷 TASKUNINTERRUPTIBLE 2 等待態(tài)，不可中斷 TASKZOMBIE 4 僵死態(tài) TASKSTOPPED 8 暫停態(tài) TASKSWAPPING 16 交換態(tài)（ ） TASKEXCLUSIVE 32 獨(dú)占態(tài) (1) 運(yùn)行狀態(tài)（ running） Linux系統(tǒng)中的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)際包含了上述基本狀態(tài)中的執(zhí)行和就緒兩種狀態(tài)，進(jìn)程到底是正在運(yùn)行還是處于就緒狀態(tài)準(zhǔn)備運(yùn)行，要靠當(dāng)前是否占有 CPU資源來(lái)區(qū)分。處于這種狀態(tài)的進(jìn)程都在等待某個(gè)事件或某個(gè)資源，可中斷等待狀態(tài)的進(jìn)程可以被信號(hào)喚醒而進(jìn)入就緒狀態(tài)等待調(diào)度，而不可中斷等待狀態(tài)的進(jìn)程是因?yàn)橛布Y源無(wú)法滿(mǎn)足，不能被信號(hào)喚醒，必須等到所等待的資源得到之后由特定的方式喚醒。 (4) 暫停狀態(tài) 處于暫停狀態(tài)的進(jìn)程 ， 一般都是由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換而來(lái) ， 等待某種特殊處理 。 (5) 交換狀態(tài) 處于交換狀態(tài)的進(jìn)程正在執(zhí)行內(nèi)存 、 外存的交換工作 。 (6) 獨(dú)占狀態(tài) 它應(yīng)該是等待狀態(tài)的一種，處于獨(dú)占狀態(tài)的進(jìn)程位于等待隊(duì)列中，當(dāng)?shù)却氖录l(fā)生時(shí)，只有處于這種狀態(tài)的進(jìn)程被喚醒，其他處于可中斷和不可中斷等待狀態(tài)的進(jìn)程則繼續(xù)等待。 來(lái)看 Linux系統(tǒng)進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況。見(jiàn)圖 。從圖的左下方開(kāi)始看，系統(tǒng)在某種特定的情況下，響應(yīng)某個(gè)要求，首先分配各種資源，創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程，進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列。這樣，進(jìn)程的整個(gè)生命周期中，大致的轉(zhuǎn)換路徑總是沿著三個(gè)閉合回路進(jìn)行。進(jìn)程進(jìn)入就緒態(tài)，放入可執(zhí)行隊(duì)列等待，一旦被調(diào)度函數(shù)選中，就切換現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，等自己的時(shí)間片耗盡之后，馬上保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，讓出 CPU，轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)，等待新的調(diào)度。處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程，有時(shí)需要等待某個(gè)事件或某種資源的發(fā)生，這時(shí)，繼續(xù)占有 CPU也無(wú)法開(kāi)展工作，就轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)， CPU由下一個(gè)被調(diào)度的進(jìn)程占有。 執(zhí)行狀態(tài)、暫停狀態(tài)和就緒狀態(tài)構(gòu)成第三個(gè)回路。 一個(gè)處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程調(diào)用退出函數(shù) exit之后，進(jìn)程就會(huì)進(jìn)入僵死狀態(tài)，這種狀態(tài)下，進(jìn)程釋放了PCB之外的所有系統(tǒng)資源。 僵死進(jìn)程的父進(jìn)程通過(guò) PCB了解到該進(jìn)程所處的狀態(tài)后，采取相應(yīng)的處理措施，回收 PCB，這個(gè)進(jìn)程就完成了它的使命，從僵死走向徹底消亡，上圖右上方的虛箭頭表示了這種結(jié)局。 進(jìn)程狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換通常由三種不同的方式控制：進(jìn)程控制原語(yǔ)、系統(tǒng)核心函數(shù)（比如調(diào)度）、和外部事件發(fā)生（比如中斷）。用于進(jìn)程控制的原語(yǔ)有：創(chuàng)建原語(yǔ)、撤銷(xiāo)原語(yǔ)、阻塞原語(yǔ)、喚醒原語(yǔ)等。進(jìn)程創(chuàng)建原語(yǔ)的主要任務(wù)是形成進(jìn)程的 PCB， 因此，調(diào)用者必須提供有關(guān)的參數(shù)，例如進(jìn)程名、進(jìn)程優(yōu)先級(jí)、進(jìn)程正文段起始地址、資源清單等。進(jìn)程撤銷(xiāo)原語(yǔ)根據(jù)調(diào)用者提供的信息，找到指定的進(jìn)程，回收其占用的資源和 PCB。阻塞原語(yǔ)主要完成保護(hù) CPU現(xiàn)場(chǎng)的工作， 即首先中斷處理機(jī)保存該進(jìn)程的 CPU現(xiàn)場(chǎng)，然后把被阻塞的進(jìn)程置為等待狀態(tài)，插入到相應(yīng)的等待隊(duì)列，最后轉(zhuǎn)入進(jìn)程調(diào)度程序，從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程投入運(yùn)行。 進(jìn)程控制原語(yǔ)由系統(tǒng)執(zhí)行。 進(jìn)程約束 現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，程序并發(fā)執(zhí)行，多個(gè)進(jìn)程各自獨(dú)立地運(yùn)行，同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)和共享系統(tǒng)中有限的資源，這種競(jìng)爭(zhēng)與合作構(gòu)成了系統(tǒng)進(jìn)程之間的約束關(guān)系。 比較簡(jiǎn)單的情況，兩進(jìn)程共享一個(gè)長(zhǎng)度為 N（ N0）的有界緩沖區(qū)，一個(gè)進(jìn)程 Pp往緩沖區(qū)中送數(shù)據(jù)，是生產(chǎn)者，另一個(gè)進(jìn)程 Pc從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，是消費(fèi)者，如圖 ，下面來(lái)討論它們間的約束關(guān)系。這種不允許多個(gè)并發(fā)進(jìn)程交叉執(zhí)行的資源稱(chēng)為臨界資源，臨界的程序段資源稱(chēng)為臨界