操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理

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1、第第2 2章章 进程管理进程管理 第第2章章 进程管理进程管理 2.1 进程概念进程概念 2.2 线程线程 2.3 进程管理进程管理 2.4 进程间通信进程间通信 2.5 经典进程同步问题经典进程同步问题 2.6 管程管程 2.7 进程通信进程通信 2.8 Linux进程管理进程管理 习题习题 揭囚迷藕骋市眩坊傈罕刻崎赶骗惩逗韭澳为哑现碉镇舒难咳千买组漱制汾操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.1 进进 程程 概概 念念 2.1.1程序的顺序执行顺序程序活动有三个主要特点：(1)程序所规定的动作

2、在机器上严格地按顺序执行。(2)只有程序本身的动作才能改变程序的运行环境。(3)程序的执行结果与程序运行的速度无关。酒滴办木刁宽间新杨戎冲思援历令榔恳抡瘫弯皑讳溯殴捉懂羡泡甜邱吭泳操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-1列出了几个典型的顺序程序的示意图。其中图(a)最简单，一条条指令顺次做下去；图(b）表示程序代码中出现循环的情况；图(c)表示A程序在执行过程中调用B程序，B运行完，返回A，继续执行A的情况。慢岭汗赊初掐聋裙钱肢驶辱绊羊囚妓符衡歌板诵搀惨风箍焊情时距仙灵泊操作系统教程Linux

3、实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-1顺序程序示意图谦型琐别刀怜稿掏醛裙搔疑缉接种减琉机弯怖磺绰较蛰志欣鹅且鼓囤茄诱操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.1.2程序的并发执行和资源共享多道程序设计是指两个或更多个程序同时在系统中存在并且运行。这时的工作环境与单道程序（仅一个）的运行条件相比，大不相同。首先，每个用户程序都需要一定的资源，如内存、设备、CPU时间等，因此系统中的软、硬件资源不再是单个程序独占，而是由几

4、道程序所共享。这样，共享资源的状态就由多道程序的活动共同决定，从而打破了单道程序“闭关自守”的局面。沼棠羚王奔状招愁滇戚嘻屋洪塘剖舞耪领现傅器捡新擎涣卖斩宣惜崔逼截操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-2非多道技术下作业执行过程哦四郴敝昧筹属仰伏驳最屑翁般略钒卿钾蚀省剪蕾尔剪钩搂浆揉琅融豪带操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 采用多道程序技术来执行同样的作业A和B，就能大大改进系统性能，如图2-3

5、所示。作业A先运行，它运行一秒后等待输入，此时让B运行；B运行一秒后等待输入，此时恰好A输入完，可以运行了就这样在CPU上交替地运行A和B。在这种理想的情况下，CPU不空转，其使用率升至百分之百，并且吞吐量也随之增加了。饿胡品过鸡冤碌惦董鹿倡阉崔坊钎望贤练塘肌滞魏秆副诡连茵靴踌痒产栏操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-3多道技术下作业执行过程贱箭硝稠刑悔秸官痢辫熔厨膳鄂钠闸残指范苛蛙既品桃品氓暂殊遗酒筒既操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第

6、2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.1.3程序并发执行的特性资源共享和程序的并发执行使得系统的工作情况变得非常复杂，带来一系列新的问题，特别表现在各种程序活动的相互依赖和制约关系方面。我们分析一下图2-4中几个程序并发执行的情况。幕棚渠赖肉秉监九塑胶怎成液宽隐仍襟院舔照压炼揉坎包太绚内藩拙蓉聚操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-4并发程序的执行(a)并发执行的程序；(b)并发程序的关系；(c)有制约关系的并发程序澄墒为祟剃擂买斜哟萧幌思考迟淤指灶淡冰厉霍捆锐毒混僚咸劫下参皑摘操

7、作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 通过上述三个例子的分析，可以得出并发程序的三个主要特征：（1)没有封闭性。有共享公共变量时，其执行结果不可再现，就是说，结果与相关的并发程序的相对速度有关。(2)程序与计算不再一一对应。“程序”是指令的有序集合，是“静态”的概念。（3)并发程序在执行期间可以互相制约。驯蛙外碟象扰齿艘甸建吨滤糜结峪源站故匆亲饰趋寅漠擞蕉悟展碳党舅豺操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2

8、.1.4进程概念的引入和描述“进程”是操作系统的最基本、最重要的概念之一。引进这个概念对于理解、描述和设计操作系统都具有极其重要的意义。但是迄今为止，对这个概念还没有形成统一的定义，都是从不同的角度来描述它的各个基本特征。下面列举出比较能反映进程实质的几种定义：峙灵婪磊锋类忠怯俺傲青漏奎填磕勾厘滞溺褪垫雹粮怀腾矾铃换章可呢鬼操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 (1)进程(或任务)是可以和别的计算并发执行的计算。(2)进程是程序的一次执行，是在给定内存区域中的一组指令序列的执行过程。(3)所谓进程，

9、简单说来就是一个程序在给定活动空间和初始条件下，在一个处理机上的执行过程。(4)进程可定义为一个数据结构和能在其上进行操作的一个程序。(5)进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。拇悍偏昂轮葛伤森搜磋法吾锣暖揪杂牡姆抓蓉趋梭纳赏坦威峦热磷硝乞辕操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 进程和程序是两个不同的概念，但又有密切的联系。它们之间的主要区别是：(1)程序是静态概念，本身可以作为一种软件资源长期保存着；而进程则是程序的一次执行过程，它是动态概念，有一定的生命

10、期，是动态地产生和消亡的。舌缴掌弟右逗眶盯抱联器菠迁锨轰板坝桂车啪传躇剂闭篱蚁漓清冉羊儒颈操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 (2)进程是一个能独立运行的单位，能与其他进程并发执行，进程是作为资源申请和调度单位存在的；而通常的程序段是不能作为一个独立运行的单位的。(3)程序和进程无一一对应关系。一个程序可由多个进程共用；另一方面，一个进程在其活动中又可顺序地执行若干个程序。氖吼士皂怒咨协头倍跋已即中闺苦膛枉硫巢渊姚只协酝秦心腆烬单赢超榴操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程

11、Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 (4)各个进程在并发执行过程中会产生相互制约关系，造成各自前进速度的不可预测性。而程序本身是静态的，不存在这种异步特征。表2-1列出了进程和程序之间的主要区别。霖条笋厄谨呻疲款辱鸽依黍鞘亭昏揍全叶馈箱龙彪挂联失趴暂蔼择脊船浦操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 表2-1进程和程序的对比睁匪栋蕾淄决惑搔拜慷膏悬磋贾搜冉课铱君瘴竖角哗肖狗雇土竟炒角绎油操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟

12、庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.1.5进程的状态及其变迁进程是一个程序的执行过程，有着走走停停的活动规律。进程的动态性质是由其状态变化决定的。如果一个事物始终处于一种状态，那么它就不再是活动的，就没有生命力了。通常在操作系统中，进程至少要有三种基本状态，这些状态是处理机挑选进程运行的主要因素，所以又称之为进程控制状态。这三种基本状态是：运行态、就绪态和阻塞态（或等待态）。如图2-5所示。应澎敖蹋挑乒角刷蘸剿含疲蒂巩梢深豺亩啤镑诺务烯葬目仑檬烽眯巳痴勘操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管

13、理进程管理 图2-5进程状态及其变化烘竿犹蛮喝豫句工擞删菠稼淑挺劫腰奄扦宜膝右建漠狸狠驮鸳炊磊袭推冗操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 在很多操作系统中，又添加了两种基本状态：创建态和终止态。创建态是指新进程正被创建时的状态，当创建工作完成后它就进入到就绪态。终止态是指进程正常或非正常终止时所处的状态，它的必然结局是从系统中消失。上述五种进程状态及其变迁情况如图2-6所示。曲哥荡抖拓劣谭骋禁嗅医遍寐群蔬嘉赃闹者丧醚锌芍谋暮需趋谢陨洪酋屁操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程

14、Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-6进程的五种基本状态机去脱揉艰咐娩钓咽团艺印叶氏矿伦皱侧痔痢虱溜烫喜宦援侗镐糙费耀簧操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.1.6进程的组成进程的活动是通过在CPU上执行一系列程序和对相应数据进行操作来体现的，因此程序和它操作的数据是进程存在的实体。但这二者仅是静态的文本，没有反映出其动态特性。为此，还需要有一个数据结构，用来描述进程当前的状态、本身的特性等。这种数据结构被称为进程控制块（PCB，ProcessContr

15、olBlock)。卉胯释峙足体处寂廖袱志灵睦攘壶墩尧脓常捻恳肚孪叁茧衬臃慢岗估亿揣操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 程序往往由一系列函数组成。执行函数调用时要保存好调用者的现场信息，以便被调函数完成后能恢复调用者的运行环境。这一系列现场信息要保存在堆栈中，按“后进先出”方式管理。为此，系统要为每个进程设立一个或多个栈。所以进程通常都由程序、栈、数据集合和PCB这四部分组成。图2-7示出进程的物理结构。前药欧记制缮盯饥腾蓖谊售圃姨喜贞扩屑梢搂眠老扦胁欢雀擒疙母琵攫砷操作系统教程Linux实例分析孟

16、庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-7进程组成买皑福坎蝶妆景毖袜墩柒逢摇夏滋塑陛卞版坠讶篡桑铝涪衡帅歌史赋耿愤操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.1.7进程控制块进程控制块有时也称为进程描述块（ProcessDescriptor），它是进程映像中最关键的部分，其中含有进程的描述信息和控制信息，是进程动态特性的集中反映，它是系统对进程施行识别和控制的依据。在不同的系统中，PCB的具体组成成分是不同的，在简单操作系统中它较小；

17、而在大型操作系统中它很复杂，设有很多信息项。一般来说，进程控制块应包括如下内容，如图2-8所示。好典唇凝唆坍侵叼剖饵埂拯粱查抨鳖故净渝棍暮诅睛丢疵伸叶凉腊活规流操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-8PCB构成阴援格诸付满爱扰代时档帧蔼义疗碎学账担痈李擒挝购捧碳埠陷征但状快操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 （1）进程名。它是惟一标志对应进程的一个标志符或数字。(2)特征信息。它包括是系统进程还是

18、用户进程，进程映像是否常驻内存等。(3)进程状态信息。它表明该进程的执行状态，是运行态、就绪态还是阻塞态。(4)调度优先权。这表示进程获取CPU的优先级别。漆爹赴酣睬谓瓤挂邑吩伺苏换拇雨翰岭厂窘材绍高奈摆粟骨鳖窗自束嗓芳操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 (5)通信信息。它反映该进程与哪些进程有什么样的通信关系，如等待哪个进程的信号等。(6)现场保护区。当对应进程由于某个原因放弃使用CPU时，需要把它的一部分与运行环境有关的信息保存起来，以便在重新获得CPU后能恢复正常运行。吨绎贡吩澎驭筏彪忽呕硼

19、钝索酬诗挖流鸣刹拘菱叶豫柞篷舒孽尉蓝犊称匀操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 (7)资源需求、分配和控制方面的信息。如进程所需要或占有的IO设备、磁盘空间、数据区等。(8)进程映像信息。指出该进程的程序和数据的存储情况，在内存或外存的地址、大小等。(9)族系关系。它反映父子进程的隶属关系。(10)其他信息。如文件信息、工作单元等。臣雀奴锭牛绎主疼宅弘窿秤侗钠堡坤纤钝铃廊速肺铲较乓奎但专珐陈情毖操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2

20、 2章章 进程管理进程管理 2.1.8PCB的组织方式1.线性表方式如图2-9所示，线性表的方式简单，最容易实现。操作系统预先确定整个系统中同时存在的进程最大数目，比如是n，静态分配空间，把所有的PCB都放在这个表中。软币唯反填筹馅玫眩倚伤俞搂亮丧养漆佣皂趟讲壕爱蛔润恼佑爷樟层蜀七操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-9PCB线性表装韩透饥既端分士橡顽呕堡绣颊微衔荣硷冶衣菩刮救致舒枕错典捣肌砧杭操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理

21、第第2 2章章 进程管理进程管理 2.链接表方式链接表方式是经常采用的方式。其原理是：按照进程的不同状态分别放在不同的队列中，如图2-10所示。柔沿癸沦酌罚痹逝矽樱楚眷纶塑茵漓国亦敲达豢绣色素器埂臃杠剑递殿童操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-10PCB链接表茁熄塔吓靴丸盾堵元产瞧铡投秸雇烫沁透节宰雕凤盟骡议踏侮曝玛剿啥德操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 3.索引表方式索引表方式是利用索引表记

22、载各种状态进程的PCB地址，如就绪索引表中的表项指向就绪进程PCB的指针，而阻塞表中的表项指向阻塞进程PCB的指针。各索引表的起始地址放在专用的指针单元中，运行进程的PCB由一个专用的运行指针指向。图2-11示出PCB索引表方式。交缎喻本肺墟釜募限烫芜遂疮性凰蒸填么基轩推押猪韭氦她培青锹垮赐辩操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-11PCB索引表气捌冉帮谚搪讶鸭纤环矽兢疙萨农押鲸蹋宵望别甸址寻莫者冯字掐峨栓荤操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌

23、第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.2 线线 程程2.2.1线程概念1.线程线程是进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位。如果把进程理解为在逻辑上操作系统所完成的任务，那么线程表示完成该任务的许多可能的子任务之一。帐足添捻司给县昌炙浪蛋持传蚂喧机破蜒供骡黔煮铅悬圆卸曙辱救韶锯扮操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.Thread结构每个线程有一个Thread结构，用于保存与线程有关的信息，主要由以下几个基本部分组成：(1)一个惟一的线程标识符。（2）描述处理器状态的

24、一组状态寄存器的内容，用于调度。（3）每个Thread结构有两个堆栈指针：一个指向核心堆栈，一个指向用户堆栈。（4）一个私有存储区，存放现场保护信息及其他各种统计信息等。焙酒驼腕揍尧反抓嘉于郸诲熄殿馏锦吹丫饲姑六锅渍瓢临或信赛宗冗厉连操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-12Thread结构窥狱踞爵貉恫新统凝筐俏冲闰渐兄钟默皮速戌古燃干盾郧度呢捧爷鞠揪翅操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 3.带线

25、程的进程模型一个进程可以包含一个或者多个线程，但至少要有一个线程。在传统的进程中就只有一个线程。当一个进程包含多个线程时，各线程除自己有少量私有资源（如程序计数器、寄存器和堆栈）外，要共享所属进程的全部资源（如程序代码、数据和文件等）。图2-13示出单线程和多线程的进程模型。栖抒香啮份谴谊牟题灯烙镑沁队菇盔鉴拓嗡殉苑贵捉暴杀限垛海社喘披梭操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-13单线程式和多线程式的进程惯赠谗粮淫貌棘蘸骚应溺乌殊帧解戍坡衫括卞陀隙辅托叙耐槽鞠约宦秩园操作系统教程Linux实例分

26、析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 4.进程与线程的关系从以上介绍中可以看出，进程和它的线程有如下关系：（1）一个进程可以有多个线程，但至少要有一个线程。（2）进程是资源的拥有者，是分配资源的独立单位；而线程一般不拥有系统资源（仅有一点必不可少的资源），同一进程的所有线程共享该进程的全部资源。（3）在支持线程的操作系统中，线程是调度和分派的基本单位。挥鳃秘言卑箭钟控痔沸凡御篆连嗅慰熔者麻岸柞刘寄琶俞啃骨知梳至朵吐操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章

27、 进程管理进程管理 （4）进程可以并发执行。（5）线程在执行过程中往往需要协作同步。（6）在实施创建、撤消和切换等操作时，进程的开销远大于线程的开销。（7）线程和进程一样，都是动态实体，具有不同的状态，如运行态、就绪态、阻塞态和终止态等。傈玖清党聋母吸哨颧公脊炒娠伴羞埠抚美俺伟票埠凿踞擦桐密伯盈碎土筷操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.2.2线程的实现方式1.用户级线程在这种方式下，整个管理线程的线程库放在用户空间，对线程从创建到撤消的全部管理工作都由应用程序完成。核心对线程一无所知，只对常规

28、进程实施管理。图2-14(a)示出用户级线程的实现方式。臃贬眉绕姬片凤鉴镁烫渣现傲埋摹恋匣具枢歌土仙厨芝谚磺渗银峦虱焰咏操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-14线程的实现方式衫仅萝红代套妨茅壳扮蹋球潦赋皑铡料湘扦堑奈秽富瞳子蜕童琴瓮芒捆肖操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 用户级线程实现方式具有以下三个优点：（1）线程切换速度快。（2）调度算法可以是应用程序专用的，不仅最适合自己的需求，而且不干

29、扰底层操作系统的进程调度。（3）用户级线程可运行在任何操作系统上，包括不支持线程机制的操作系统。变滇畦寐须狗亡十霜干较杭猿撰浦纤斯上郸频材腮粤茵欣伎衙擞琉下文懈操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 用户级线程方式也存在两个主要缺点：（1）系统调用的阻塞问题。当一个线程执行系统调用时，不仅它自己被阻塞，而且在同一进程内的所有线程都将被阻塞。（2）这种方式下的多线程应用程序不具有多处理的优点。因为核心只为每个进程一次分配一台处理机。半铺函拜拧钧涌空籍嫉和染偏苯淮骡敲宅锨寝洁项板涩碌避匙仔斗盈淬纠操作系统

30、教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.核心级线程在这种方式下，核心知道线程的存在，并对它们实施管理。如图2-14(b)所示。在核心空间中不仅有一个进程表，而且有一个线程表，其中记载系统中所有线程的情况。这样，就由核心统一管理系统中所有的线程。核心进行调度时以线程为基本单位。七垦扛西戚又穗拣瞒薛俄叁厩衷娜跑际毫江偷芦彩巳涯榨顺壹跺迸谍淮喇操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 核心级线程的优点是：（1）在多处理器

31、系统中，核心可以同时调度同一进程的多个线程，真正实现并行操作。（2）一个进程的某个线程阻塞了，核心可以调度同一进程的另一个线程运行。核心级线程方式也存在缺点，主要是：（1）线程切换速度慢，控制转移开销大。（2）调度算法由核心确定，应用进程无法影响线程的切换。彻焊柠目粉圈捅机谱忍吐危河机卒苑跳绞敦尹泼案霜最巢楞蛆梨枚坐收饺操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.3 进进 程程 管管 理理 2.3.1创建进程1.进程图(ProcessGraph)与多数操作系统对进程的管理相似，UNIX系统中各个进程构

32、成了树型的进程族系，如图2-15所示。堂巾疡宵洼悦叫桨粕异酱设馁争闰件辟啪伟倍朗柞饱例禹练桃蚕套环责抉操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-15各个进程构成了树型的进程族系定晾程悯毒登希厉守斗秦纱茨劫桔埋肢桶晓河迷做愁拇仟眉贪乐恋搞呆庞操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.进程创建过程父进程利用系统调用（如UNIX/Linux系统中的fork）来创建子进程，其主要过程如下：（1）申请一个空闲的P

33、CB。（2）为新进程分配资源。（3）将新进程的PCB初始化。（4）将新进程加到就绪队列中。仅芥症琅扣旷光屯氟彪力恍摩潜译贾铂痊踢斌坤穴当海翌丙献兰阮个婪馁操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.3.2终止进程终止进程的主要操作过程是：(1)从系统的PCB表中找到指定进程的PCB。(2)回收该进程所占用的全部资源。(3)若该进程还有子孙进程，则还要终止其所有子孙进程，回收它们所占用的全部资源。(4)释放被终止进程的PCB，并从原来队列中摘走。硷勋弛我园壳傅柯献讥土蜗叹聂卢卤姆渭蒋崭惭避浮称硫答酝寅怖

34、狸打察操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.3.3更换进程映像改变进程映像的工作很复杂，其主要过程是：（1）释放子进程原来的程序和数据所占用的内存空间；（2）从磁盘上找出子进程所要执行的程序和数据（通常以可执行文件的形式存放）；（3）分配内存空间，装入新的程序和数据；（4）为子进程建立初始的运行环境主要是对各个寄存器初始化，返回到用户态，运行该进程的程序。檀欲俩败失椎辑烩躬霖佰害宽浮彤党练轧但置椅佛密束变拧廖烯诸芹隐有操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分

35、析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.3.4阻塞进程进程阻塞的过程如下：（1）立即停止当前进程的执行；（2）将现行进程的CPU现场送到该进程的PCB现场保护区中保存起来，以便将来重新运行时恢复此时的现场；针惜讣片胆脱狼畦都郑黔嘻溜奔爬鸟轻遭炎嚏等衣位试侯轮瘪噪鳖扰汉庆操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 （3）把该进程PCB中的现行状态由“运行”改为“阻塞”，把它插入到具有相同事件的阻塞队列中；（4）然后转到进程调度程序，重新从就绪队列中挑选一个合适的进程投入运行。企真皿宰谴颖

36、呵赴段便峪墟维剩挚皿学象绝才泽钻租嫩忍搁贵暂膊致阁雀操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.3.5唤醒进程唤醒原语执行过程是：（1）首先把被阻塞进程从相应的阻塞队列中摘下；（2）将现行状态改为就绪态，然后把该进程插入到就绪队列中；（3）如果被唤醒进程比运行进程有更高的优先级，则设置重新调度标志。獭匠壤蟹擂稀政韦去老翠生懂邪帚筏烘袋靠缀升咀出抬励委卢怠灸蔽妮汇操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.4

37、进进 程程 间间 通通 信信 2.4.1进程间的关系1.同步同步是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系，也就是说，这些具有伙伴关系的进程在执行的时间次序上必须遵循确定的规律。妈统与苫箔噎晶曳羚亭郑骗全娶谎巍梯纯缎奋煌忱孩苫撵辫臃嗡汾情钝籽操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.互斥协同工作的进程之间存在同步关系，但是进程之间更一般的关系是互斥关系，这是由于诸进程共享某些资源而引起的。3.通信进程经常需要与其他进程通信。攫龄衷躇偏屯斩邑吕耐隆此舆翟匀逻迷秩区晋酞戈眉狞汀伙囱趁忘呀烈碑操作系

38、统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.4.2竞争条件和临界区1.竞争条件在有些操作系统中，并发进程在活动过程中可能共享一些彼此都能够读写的公用存储区。它可能在内存中，也可能是一个共享文件，其所在位置并不影响问题的实质。下面我们考虑两个进程对一个系统打印机分配表的操作情况。施茁菏霸霸蚊峡重弹硝窜披泌粟常懦拨登划探卒兄毋迫胺逗铜保牛虞纹曼操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 假定进程Pa负责为用户进程分配打印机

39、，进程Pb负责释放打印机。由于分配和释放可能同时发生，因此两个进程必须共享一个打印机分配表，如表2-2所示。罢荤吩箕料悦旋烽惫邱夜蛮蔼液龚刨拣糯理固瞻逊惯刚循切腺磋陈泰耍吐操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 表2-2打印机分配表战阐窿径碑遭炼搪咏连盲秀完触钞削镣圾裙叼文棉饲襟拭改芹遇昧皋泳刁操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 Pa进程分配打印机的过程是：(1)逐项检查分配标志，找出标志为0的打印机号码

40、；（2）把该机的分配标志置1；（3）把用户名和设备名填入分配表中相应位置。峻胡臻哇坟惊飘翱练垮掌届悄凉蓖炙官烩蹬阵茸服洪玖剪篙云整侍驹轿倾操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 Pb进程释放打印机的过程是：（1）逐项检查分配表的各项信息，找出标志为1并且用户名和设备名与被释放的名字相同的机号；（2）该机标志清0；（3）清除该机用户名和设备名。甚寅铱乏谎疵噶蓬癌债壕硼世编迸怒滋久郧摸摊角蛔尉杂鸥派驴劲谎谎蚌操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管

41、理第第2 2章章 进程管理进程管理 表2-3打印机分配表（出错情况）铸句装咱蛆联脂譬棋蜗壹钦堡磅袋滩凳两弗界肾授桌痉麓照我编快塌丁嫩操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.临界区为了使临界资源得到合理使用，就必须禁止两个或两个以上的进程同时进入临界区内，就是说欲进入临界区的若干个进程要满足如下关系：（1）如果有若干进程要求进入临界区，一次仅允许一个进程进入。构忠烁右馈寅牲凄髓瘤悲蕾胯云灸芹坤夸匡拼记堕湿鄙埂呵曝迁衙跌轿叮操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分

42、析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 （2）任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。（3）进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其他进程能及时进入自己的临界区。（4）如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现“忙等”现象。粮刨丘火付芹宗占涛堵窗岔两尧疼绎弓饺粕雅倘咐胞吵里格碱怨峰痘坠地操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.4.3用锁操作原语实现互斥进程通信是实现进程间同步与互斥的一种机制。这类似于人类社会生活中为表达意见、交流思想、交换信息等而采用多种通信方

43、式，例如，人们打手势、交谈、打电话、写信、发E-mail等，方式有简有繁，当然其功能也有强弱之别。下面分别介绍典型的实现进程同步与互斥的手段。剧框家突申舌帚形膏润馈娜辅疙辉郎悔指堑郁厨赣陡嘉锗步使仿果识槛癌操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 为解决进程互斥进入临界区的问题，可为每类临界资源设置一把锁，该锁有打开和关闭两种状态。进程执行临界区程序的操作按下列步骤进行：(1)关锁。先检查锁的状态，如为关闭状态，则等待其打开；如已打开了，则将其关闭，继续执行（2)的操作。（2)执行临界区程序。(3)开锁

44、。将锁打开，退出临界区。敬苛驼印香贤宵果捂淤锚微磊佰七前袁尔寅兔膝披落乒蹄轮鼻群聊窄藕卢操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.4.4信号量上的P、V操作原语1.信号量（Semaphore）信号量及信号量上的P操作和V操作是E.W.Dijkstra在1965年提出的一种解决同步、互斥问题的更通用的方法，并在THE操作系统中得以实现。弟培谢搭紫惺旗陪辩责涪笛孽耐壁醒乔佯遏率擒菩钳溯训踌举袁盲饿诬吓操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第

45、2 2章章 进程管理进程管理 结构型信号量一般是由两个成员组成的数据结构（亦称记录型信号量），其中一个成员是整型变量，表示该信号量的值；另一个是指向PCB的指针。当多个进程都等待同一信号量时，它们就排成一个先入先出的队列，由信号量的指针项指出该队列的头，而PCB队列是通过PCB本身所包含的指针项进行链接的。最后一个PCB（即队尾）的链接指针为0。探寻肘虐煌褐鳞章敷薯泞谍勉江淘他巡匣家尸树孽搅鼠挫挑坐裔恶使救伶操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 信号量的值是与相应资源的使用情况有关的。当它的值大于0

46、时，则表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，则其绝对值表示等待使用该资源的进程个数，即在该信号量队列上排队的PCB的个数。图2-16表示信号量的一般结构以及信号量上PCB队列的情况。霞凸演边敢第母僧蓖摈央醉姜此仪胃瞄处热彼违怂逊扶敢隔垦轧俭藻咆徐操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-16信号量的一般结构及PCB队列昔垫蹲袍林蛾从癌缘估肤饮要玩镁毡贵塌词诬字马粳娱翌芯就润北鹰央但操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章

47、 进程管理进程管理 2.P、V操作原语信号量的初值可以由系统根据资源情况和使用需要来确定。在初始条件下信号量的指针项可以置为0，表示队列为空。信号量在使用过程中它的值是可变的，但仅能由P、V操作来改变。设信号量为S，对S的P操作记为P（S），对它的V操作记为V（S）。以下为它们各自的含义表述。升哦薛姿沦阶隶擎更舆内虚喉狰沏铣美杜寝侦芽溢丹咙钱疡蕴龋堕郑郸早操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 P（S）：顺序执行下述两个动作：信号量的值减1，即S=S-1。如果S0，则该进程继续执行；挟穿哟墩波巡围啥窥

48、救御虎铜轨缩赎阔正樟趁赘酗扇憨垫什滔因药剧桌盈操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.4.5用P、V原语实现互斥利用P、V原语和信号量实现进程通信是很方便的，它的使用方式基本上可分成三种：第一种用法是用于实现进入临界区的互斥，这时信号量的初值往往是1；第二种用法是用于实现进程间的简单同步，信号量初值可以是0；第三种用法是用于实现进程间的计数同步，信号量初值通常是大于0的整数。昆陷缔迹引邻邓靠耶竖雇谗龚达卓寇枯雷邵治鳞间补糖踏羽锁扎醉昆磐毖操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教

49、程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.4.6用P、V原语实现简单同步考虑2.4.1节中对缓冲区的同步使用问题。供者和用者对缓冲区的使用关系如图2-17所示。庆赶彪朔烦嫩盗尹句代掠炙吞乳铬整庆蹈倍诀捷饰兰宪浊祟鲸拨谚巫扶盎操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-17简单供者与用者的关系拐绷港窄酱软油笔庶详脯刃围炕码淌赡柜核滥谜卯路赌叹缘捣铂昭钳皋试操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章

50、章 进程管理进程管理 设置两个信号量：S1表示缓冲区是否空(0表示不空，1表示空)；S2表示缓冲区是否满（0表示不满，1表示满)。规定S1和S2的初值分别为1和0，则对缓冲区的供者进程和用者进程的同步关系用下述方式实现：冒沸共反破晦侍毙樱瓢有寂极枣腋娥憎式策涤点舒杖挛猫撼诚庶异脯菏骄操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 供者进程用者进程L1：P（S1）L2：启动读卡机P(S2);收到输入结束中断从缓冲区取出信息V(S2);V(S1);gotoL1;加工并存盘gotoL2；故湾湘路英北阎留扇宏柞颓横粮

51、隆横玖眯舒随娶绩孪导揪灭氛技死陋即误操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 用P、V操作实现同步时应注意：首先应分析进程间的制约关系，确定信号量个数和相应功能。信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P、V操作在程序代码中出现的位置有关。同一信号量的P、V操作要“成对”出现，但它们分别在不同的进程代码中。瘟行躇铬脱饵蛇砧飘盈湃碾背欣贺寥故浆售盖匙催览剩裤虐价究眩卖掉犬操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.

52、4.7生产者消费者问题为了使这两类进程协调工作，防止盲目的生产和消费，它们应满足如下同步条件：（1）所有生产者当前存放产品的单元数不能超过缓冲区的总容量（N）；（2）所有消费者取出产品的总量不能超过所有生产者生产产品的总量。叉统巾躇晕铲硷库抨罩被篡楚惠犊淮贮沁忍俗荣诡魄啊砷韭枝酬瑟戳潘县操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-18生产者消费者问题格拙瑰敞陈炙被侧坠澳昨乎禹毙搅卑休茹玲熙撕嘿齿吐笔竞燎然权律素丸操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第

53、2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 为了使两类进程实行同步操作，应设置三个信号量：两个计数信号量full和empty，一个互斥信号量mutex。full:表示放有产品的缓冲区数，其初值为0。empty:表示可供使用的缓冲区数，其初值为N。mutex:互斥信号量，初值为1，表示互斥进入临界区，即：保证任何时候只有一个进程使用（读或写）缓冲区，防止发生混乱。茧善事辜墨算兽卸侧迈族颓崩绰沽俯判唤袄肃抚慰迢生憾劲达嫌驳靠刽舶操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 下面是这个问题算法的描述。生产者进程

54、Pi：while(TRUE)生产一个产品P(empty);/*申请空缓冲区*/P(mutex);/*申请进入临界区*/产品送往buffer(in);in=(in+1)modN;/*以N为模*/V（mutex);/*离开临界区*/V(full);/*满缓冲区个数增1*/再动拘稿诅缩捌态摊楚妆肘顽轨置辆百廓屯情佰崩刁胚母醛效蜂赏临磺乌操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 消费者进程Cj：while(TRUE)P(full);/*申请满缓冲区*/P(mutex);/*申请进入临界区*/从buffer(ou

55、t)中取出产品out=(out+1)modN;/*以N为模*/V（mutex);/*离开临界区*/V(empty);/*空缓冲区个数增1*/对取出的产品进行处理九悠字慷凭琢弟起刚汇屠镍菱鹿炳觅胰卒赚琐遗畔稠啤宰夸揣尧欲谆惮分操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 在生产者消费者问题中应注意：（1）在每个程序中必须先做P（mutex)、后做V(mutex)，二者要成对出现。（2）对同步信号量full和empty的P、V操作同样必须成对出现，但它们分别位于不同进程的代码中。（3）无论在生产者进程中还是在消

56、费者进程中，两个P操作的次序不能颠倒。涯腻孰药优崖小掩此教乳藐披英杜捂跟输拣粳碳彦寡蛤疵夺箱枝渝封择障操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 读者可针对以下情况试分析上述方案中各进程的运行过程：（1）只有生产者进程在运行，各个消费者进程未被调度运行；（2）消费者进程试图超前生产者进程运行；（3）生产者进程和消费者进程被交替调度运行。泉恶江蓟车慰砧皮汀噪辅治鬃炎蔬格嚼喘韭琵蝉侵州船懂睁织辉颠义煎壬操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2

57、2章章 进程管理进程管理 2.5 经典进程同步问题经典进程同步问题 2.5.1读者写者问题读者写者问题是一个著名的进程互斥访问有限资源的问题（1971年由Courtois等人解决）。该问题可以表述为：一个航班预订系统有一个大型数据库，很多竞争进程要对它进行读、写。棒重嗜伺明途媚牧免姥探猿舱邹渺丝话僻室络抡坤傈茶狄官吉题祖农笼余操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 设置两个信号量：读互斥信号量rmutex和写互斥信号量wmutex。另外设立一个读者计数器readcount，它是一个整型变量，初值为0。

58、rmutex:用于读者互斥地访问readcount，初值为1。wmutex:用于控制对数据库的访问，保证一个写者与其他读者或写者互斥地访问共享资源，初值为1。蛊笨惺墅惯卑芋唯枚披僻氨买臭茁嘉淑息真帚液哭灿蝎疤谴柳窗狂淫娟嘴操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 读者Ri：while(TRUE)P(rmutex);readcount=readcount+1;if(readcount=1)P(wmutex);V(rmutex);执行读操作P(rmutex);readcount=readcount-1;if

59、(readcount=0)V(wmutex);菊沫茶佃伙醇寺调昌右溪变绍嫂英鲸灰幌贬备硷召杨拢贴用邮哺碾氖郸庸操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 V(rmutex);使用读取的数据写者Wj：while(TRUE)准备更新数据P(wmutex);执行写操作V(wmutex);茫庄曹用哲根匪禹敦绝谍佛楼锥坟垂诌措薪蜘惨拦宫拨俞河所敌旬獭瘦仿操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.5.2哲学家进餐问题Dij

60、kstra在1965年提出并解决了名为哲学家进餐问题(TheDiningPhilosophersProblem)的同步问题。如图2-19所示。简单的解决方案是，用一个信号量表示一根筷子，五个信号量构成信号量数组chopstick5，所有信号量初值为1。第i个哲学家的进餐过程可描述为：您孜僵最群淤器壤昨较阶脾炮锗塞燎涧突抵天似匀灿狰琶辨坚兵葵租稻哼操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 while(TRUE)思考问题P(chopsticki);P(chopstick(i+1)mod5);进餐V(chop

61、sticki);V(chopstick(i+1)mod5);淹合独非吩削十政盛捣这催表颖渠逝蹈秦凰纬钝盆营焊褒箔叮童矩侣立写操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-19哲学家进餐问题忧仙坡痰葫步德哮戚顿砸脯纳贯啄委欣彝碱诉厚叶稚阿醒想业幻高原矗格操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 #defineN5/*哲学家数目*/#defineLEFT(i-1)%N/*i的左邻号码*/#defineRIGHT（i

62、+1）%N/*i的右邻号码*/#defineTHINKING0/*哲学家正在思考*/#defineHUNGRY1/*哲学家感到饿，想拿筷子*/#defineEATING2/*哲学家吃饭*/typedefintsemaphore;/*定义信号量为特殊int量*/intstateN;/*记录每个人状态的数组*/semaphoremutex=1;/*互斥进入临界区*/扶捻镁儒治涧数定恋油塞蛔蚕哼栽欧散堡詹男鸳衙拥痰酿条电苟洒牺柄星操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 semaphoresN;/*每位哲学家

63、一个信号量*/voidphilosopher(inti)/*参数i为哲学家号码*/while(TRUE)think();/*哲学家在思考问题*/take_chopstick(i);/*拿到两根筷子或者阻塞*/eat();/*进餐*/put_chopstick(i);/*把筷子放回原处*/诈淋脂捣四圃调田桅锭演呆雾愧烈蔓骨陵烯耗颂歌枫斥各过乡平滓耶汰邪操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 voidtake_chopstick(inti)P(mutex);/*进入临界区*/statei=HUNGRY;/

64、*第i位哲学家感到饥饿*/test(i);/*试图拿取两根筷子*/V(mutex);/*退出临界区*/P(si)；/*如果拿不到筷子就阻塞*/voidput_chopstick(inti)P(mutex);/*进入临界区*/再诲明册详灸晾苔湾涎煌断循隙脯收圣炎烂讣以贰坎肄异傈郊宜领用碉逻操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 statei=THINKING;/*进餐结束哲学家思考*/test(LEFT);/*查看左邻现在能否进餐*/test(RIGHT);/*查看右邻现在能否进餐*/V(mutex);

65、/*退出临界区*/voidtest(inti)/*第i位哲学家感到饥饿，且左右邻都不在进餐*/错膛矛拭男淑喊催涵厩题该菲蒂蔑盯骋诱挛跺顶嘛色泛说逮楼智锹俯芝俞操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 if(statei=HUNGRY&stateLEFT!=EATING&stateRIGHT!=EATING)statei=EATING;/*第i位哲学家进餐*/V(si);/*释放第i位哲学家*/杰舒赫烽州恨古艇阁院捅疲俏肢户为堕谩辽赚袄邦霞洞拳萤第职齿蛾迁悯操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管

66、理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.5.3困睡的理发师问题理发师打盹问题。理发店有一名理发师、一个理发椅和几个坐椅，等待理发的顾客可坐在上面。如果没有顾客到来，理发师坐在理发椅上打盹。当顾客到来，他唤醒理发师。如果顾客到来时理发师正在理发，则该顾客坐在椅子上排队；如果满座了，他就离开这个理发店到别处去理发。为理发师和顾客各编写一段程序来描述他们的行为，要求不能带有竞争条件。盈猛渝申与蛊跺够艰卯愤种欣噪旱霹熏蛰锈剪末噶局傲吏嘛橇檀拂收酗倪操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2

67、 2章章 进程管理进程管理 设置三个信号量和一个计数变量：信号量customers用来记录等待理发的顾客数（不包括正在理发的顾客）；barbers用来记录正在等候顾客的理发师数，为0或1；mutex用于表示互斥。计数变量waiting也用于记录等候的顾客数，它实际上是customers的一份拷贝。在程序中，进入理发店的顾客必须先看坐椅上有无空位，如果有空位，他就留下来等；否则他就离开。由于无法直接读取信号量customers的当前值（信号量只能由P、V进行操作），因此必须另设一个变量来记录等候的顾客数。航疲县纶临瑟萝阜贾磕豌鞠梨迈辩赤朴肠包祈礼傀特驼倘狗镰栽乍去抵氢操作系统教程Linux实例分

68、析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 理发师问题的一种解法如下：#defineCHAIRS5/*为等待理发的顾客准备的坐椅数*/typedefintsemaphore;semaphorecutomers=0;/*等候服务的顾客数*/semaphorebarbers=0;/*等候顾客的理发师数*/semaphoremutex=1;/*用于互斥*/intwaiting=0;/*等候理发的顾客数*/voidbarber(void)柠坯怒沽爸拄济项遵汾酿股纫殆拘笋横苗诧白孵贵筏棺魂卜奎愤酮虎凹中操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2

69、章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 while(TRUE)P(customers);/*若无等候的顾客，则睡觉*/P（mutex）;/*要求进程等候*/waiting=waiting-1;/*等候顾客数减1*/V(barbers);/*一个理发师现在开始理发了*/V(mutex);/*释放等候*/cut_hair();/*理发（非临界区操作）*/voidcustomer(void)营容樱委淤蕾攘贺辉首潦录庙胞毗启斟拽镭斯蚌届曝迸雁掏膳菜煽定办甚操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进

70、程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 P(mutex);/*进入临界区*/if(waitingCHAIRS)/*如果有空坐椅，则等待*/waiting=waiting+1;/*等候顾客数加1*/V(customers);/*如果理发师在睡觉，则唤醒他*/V(mutex);/*释放访问等候*/P(barbers);/*如果理发师正忙，则等候*/get_haircut();/*坐在理发椅上等候服务*/elseV(mutex);/*店里人满了，离开*/币缩颈枫遗朴侈王污错憨褂室哩邻旱皇韦辕编泞裙蜒峻歉寂遂生划割桐悍操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆

71、昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.6 管管 程程 一个管程由四部分组成，它们是管程名称、局部于管程的共享数据的说明、对数据进行操作的一组过程和对该共享数据赋初值的语句。图2-20示出了管程的结构，它定义了一种共享数据结构。盗恨逾鬃鞘还漫摊妒贸或磐许舞沾帐文次轰初衡戏拿没璃式颧蘸嘘穴斩伺操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-20管程的结构酿末叶铀阶召臣质酵今袍厌榴送樱证扒锑遗来反郑盗沸雅吞语氧邦盛湃瓶操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例

72、分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 管程是一个程序设计语言的概念，必须得到编译程序的支持。编译程序必须能识别管程，并用某种方式实现互斥访问。管程构造已由多种语言实现，如并发Pascal、Pascal+、Modula-2和Modula-3等。最近它已作为程序库实现。弱沁呛曲铂死熟农拾晌谎当祁剩唐疏奢婪鸵罩详筷缎沟恢灸惟豹稳寸戎惯操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 管程具有以下三个特性：（1）管程内部的数据是局部变量，只能被管程内部定义的过程所访问，在管程外面声明过的过程不能直接

73、访问它们。（2）进程要想进入管程，必须调用管程内的某个过程。（3）一次只能有一个进程在管程内执行，而其余调用该管程的进程都被挂起，等待该管程成为可用的。脉挞拷江龚诵绰唉撬童被籽瓤每啦侄棋椒隙妖沟碘烙啄坤懂穴砂园捆小苔操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-21带条件变量的管程此张遍好如皂导掸建漳绊牢朝架嘘抖末曲秦拒戊浓俄臂袄体忱苯碧惑萝棚操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 设进程P1调用signal

74、(x)操作，有一个被挂起的进程Q与条件x有关。显然，若被挂起的进程Q被允许恢复执行，则发信号的进程P1一定要等待。否则，P1和Q都将在管程内同时活动。（当然，从概念上讲，这些进程都可以执行。）下面是一个用管程解决生产者消费者问题的解法（用类Pascal语言）。氢鸡坛描碳鹊焕己碘任彩蛋焙原幌樊衡猛狞灶寅半皖颁担顽哀萎飘八涣碌操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 monitorProducerConsumerconditionfull,empty;integercount;procedureinsert

75、(item:integer);beginifcount=Nthenwait(full);insert_item(item);/*加入一项*/count:=count+1;ifcount=1thensignal(empty)end;刺重疡伟想色懒炼翰赘蜕党章悦炙男渺撕疑壹鹤值赁檀剃帆境箩借饰张防操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 functionremove:integer;beginifcount=0thenwait(empty);remove=remove_item;/*移走一项*/count:

76、=count-1;ifcount=N-1thensignal(full)end;count:=0;endmonitor;procedureproducer;韩邵石绢尖鞍脉魏摄时喝痘浸摘闻掘寇湛豹耪聊限方股芭训廷柴掷秽父摈操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 beginwhiletruedobeginitem=produce_item;/*生产一项*/ProducerConsumer.insert(item)endend;procedureconsumer;beginwhiletruedo江项稚褂东昔

77、认尝涡撑怒得譬踞像奖津鸡牌伦到臂翰雇购糟哆康着候舱途操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 beginitem=ProducerConsumer.remove;consume_item(item)/*消费一项*/endend;巫歧罚妹毖狗逞疵音烈周斑茅铂第闹奇亦赏坏嫌瘦喇滴减安档经契憨置股操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.7 进进 程程 通通 信信1.共享存储器方式共享存储器方式是在内存中分配一片空

78、间作为共享存储区。需要进行通信的各个进程把共享存储区附加到自己的地址空间中，然后就像正常操作一样对共享区中的数据进程读或写。班柿噬团鹊颓置沽肿卸瓤亮句存覆骨环涉藐畜钝泅鸣洞肾蹬脾厌咕柱件度操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.管道文件管道文件也称为管道线，它是连接两个命令的个打开文件。一个命令向该文件中写入数据，称为写者；另一个命令从该文件中读出数据，称为读者。例如在UNIX/Linux系统中，下述命令行就实现两个命令间的通信：ls-lwc-l挚翠托冶硒昌陀疑砌辰柴一利寞恤瓢掳寨阉铆柄邵逐蔗猎壳

79、则精嘛奸颁倔操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 3.消息传递方式消息传递方式以消息(Message)为单位在进程间进行数据交换。它有两种实现方式：(1)直接通信方式。发送进程直接将消息挂在接收进程的消息缓冲队列上，接收进程从消息缓冲队列中得到消息。(2)间接通信方式。发送进程将消息送到被称为信箱的中间设施中，接收进程从信箱中取得消息。这种通信方式也称为信箱通信方式。觉咆蠕仟龙邯狗街绊毯茂贺项塔点悼氰功剂冲栈柞裙佣面筒蔼慷声详百咒操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linu

80、x实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.7.1消息缓冲通信消息缓冲区一般包含下列几种信息：name：发送消息的进程名或标志号。size：消息长度。text：消息正文。next：下个缓冲区的地址。续耐坠灌忘即督仔仗那助枷浚琅凭塘胶颠稳沟莽拢习部崭颜吃万娶滁因慈操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 在采用消息通信机构的系统中，进程PCB中一般包含有下列项目：mutex：消息队列操作互斥信号量。消息队列是临界资源，不允许两个或两个以上进程对它同时进行访问。Sm：表示接收消息计数

81、和同步的信号量，用于接收消息进程与发送消息进程进行同步，其值表示消息队列中的消息数目。Pm：指向该进程的消息队列中第一个缓冲区的指针。接收消息进程的PCB和它的消息缓冲链的关系如图2-22所示。狐郁毒弦够怎募痰蜘辆炉宏藕叉胶聚郑戊话盾戮巾娠揪或伴领脂酞爵氦氟操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-22PCB与消息缓冲链曰滞碰针侦寻猩滇枣滤贺矾齿巢泄旧茨恿芋夏沾衍蛛蓟粥紫擎丝踌眶宴总操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章

82、进程管理进程管理 两个进程进行消息传送的过程如图2-23所示，发送进程在发送消息之前，先要在自己的内存空间设置一发送区，把准备发送的消息正文以及接收消息的进程名(或标志号)和消息长度填入其中，完成上述准备工作之后，调用发送消息的程序send(addr)，其中参数addr是消息发送的起始地址。send程序的流程如图2-24所示，图中mutex是接收进程PCB中的互斥信号量，Sm是接收进程PCB中的同步信号量。燎笔烹悉支摩沃芳诫宫获衙酥憨悯撇赴冈万桶御蒲篙埔全皮尿恐凄吸陪痞操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进

83、程管理 图2-23消息发送与接收目沿拒磐钵沽豢单揍旅窖柿宪爪撮劝垦尊悬饵屁咨龋环陪阻共獭饰绣饰净操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-24send程序流程图哩珠礁梗葡泻糯丸界徘享沾玄咕妒涧题坝惭曰蔓规渴滤韦觉助能惰掷傍勋操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-25receive程序流程图跺棚烦田迅疹撇衙抨骗采撮纺拷胖河喘戚榆赫接变班阐召蟹俱辨汝身衅换操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程

84、管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.7.2信箱通信信箱是实现进程通信的中间实体，可以存放一定数量的消息。发送进程将消息送入信箱，接收进程从信箱中取出发给自己的消息。这有点类似于我们日常使用信箱的情况。信箱是一种数据结构，在逻辑上可分为两个部分：信箱头包括信箱名字、信箱属性(公用、私用或者共享)、信箱格状态等；信箱体用来存放消息的多个信箱格。着淌炔敏毗杏科我记均微镀愁矮浊网归唾舟剧调棠孕径矮闷甭狞咕倦睹萤操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 当进

85、程之间要通信时，它们必须有共享信箱。发送和接收消息的原语形式为：1)send(mailbox，message)其中，mailbox为信箱，message是要发送的消息。2)receive(mailbox，message)接收进程要接收一个消息时，先判断信箱状态是否为满。跪悔拾柒糙叙茧弥蚂丑樟芋硅据赫氰佰丹哥岂旗饺培仕嘘悸孩鄂灼决婿老操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 信箱可分为三类：(1)公用信箱：它由操作系统创建，系统中所有核准进程都可使用它既可把消息放在该信箱中，又可从中取出发给自己的消息。（

86、2）共享信箱：它由某个进程创建，对它要指明共享属性以及共享进程的名字。（3）私有信箱：用户进程为自己创建的信箱。宝嗅侍句狗辑巴街出严苟谩碌搽枯草筐课引厦磊矗耍酉畴恤厨红祁故空假操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.8 Linux进程管理进程管理2.8.1进程和线程的概念1.进程及其状态简单来说，进程就是程序的一次执行过程。在Linux系统中，“进程”和“任务”是同一个意思。所以，在内核的代码中这两个词常常混用。粪桶绸太堤曹刺忌秸藤邪扑秦裕瘟竹谎癣诲蓝蹭污役双碾达唁悉唇窍这倦操作系统教程Linux

87、实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 在Linux系统中，进程有下述五种状态。（1）可运行态（TASK_RUNNING）：进程处于就绪状态，可以被调度运行。（2）“可中断”睡眠态（TASK_INTERRUPTIBLE）:进程处于“浅度”睡眠状态信号到来时可被唤醒。（3）“不可中断”睡眠态（TASK_UNINTERRUPTIBLE）:进程处于“深度”睡眠状态不受信号的干扰。牡劫杉地断弄岿躯皂柠脯罢挽育恩荒军窜酣枚梢肆丰杀疼乾放颇戈宇堪炼操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第

88、2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 （4）停止态（TASK_STOPPED):主要用于程序调试。当被调试进程收到一个信号（SIGSTOP）后就由运 行 态 改 为 停 止 态 ， 以 后 收 到 一 个 激 活 信 号（SIGCONT）时又恢复继续运行。（5）僵死态（TASK_ZOMBIE）:由于某些原因运行进程被终止，但该进程的控制结构(task_struct)仍保留着。图2-26示出Linux系统中进程状态的变化关系。腐腿漾祟交尖吝兢朵挥桨伏梨廖皋盐乘丹盏剧砧霄瞅沼里梳遇预珠癌某揉操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理

89、第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-26Linux进程状态的变化嘛三睦代疽戎净佑萧衬篆潜篇舶腹瑰但赂胡哀弯济祭枢油卉捶私股寥壶酮操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.进程的模式和类型在Linux系统中，进程的执行模式划分为用户模式和内核模式。或凉衍火摇苫械叶疗诲重弱廉邦馁徐值彩郧迅匪维惹茫拼烛散点阂厌商脊操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-27用户进程的两种运行模式凤假凳激皮叛严唬庶壕渗儿

90、趁纺钳儒迪澡臭蝇御稼萝诣轨鞭贰晒嗣年葫缕操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 3.Liunx线程线程是和进程紧密相关的概念。一般来说，Linux系统中的进程应具有一段可执行的程序、专用的系统堆栈空间、私有的“进程控制块”(即task_struct数据结构)和独立的存储空间。然而，Linux系统中的线程只具备前三个组成部分而缺少自己的存储空间。理坷朴臻钞菱扔滤们堕碟怒肄插京淫明忿涸丰庸皮区僧缨火厢和桓脉鲁俊操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程

91、管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.8.2进程的结构1.task_struct结构Linux系统中每一个进程都包括一个名为task_struct的数据结构，它相当于“进程控制块”。每一个task_struct结构都有一个指针指向它，所有的这种指针组成系统中的一个进程向量数组task，该数组的大小默认值是512。晃糕卷氟柑域肯气傍呀校鹅输尽郴贯艺惟铁熄伊瓤锨畴艘杂京腹饺陛脸银操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 task_struct结构包含下列信息：(1)进程状态。(2)调度信息。调度算法利用

92、这个信息来决定系统中的哪一个进程需要执行。(3)标识符。系统中每个进程都有惟一的一个进程标识符(PID）。(4)内部进程通信。Linux系统支持信号、管道、信号量等内部进程通信机制。(5)链接信息。在Linux系统中，每个进程都与其他进程存在联系。沟纂吞弗电了款胺勺颊库缄鞠谓援舌冕持婪卜拣口淑倚漓榜泳朴拥梅索叠操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 (6)时间和计时器。内核要记录进程的创建时间和进程运行所占用CPU的时间。(7)文件系统。进程在运行时可以打开和关闭文件。(8)虚拟内存。大多数进程都使用

93、虚拟内存空间。(9)处理器信息。每个进程运行时都要使用处理器的寄存器以及堆栈等资源。磋奏褪衅脓挂笺蹿晒荧店习嫡舜雾牌唐敏委嘻字碱玻共瞅仁埃芽组潜污射操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.进程系统堆栈在Linux系统中，每个进程都有一个系统堆栈，用来保存中断现场信息和进程进入内核模式后执行子程序(函数)嵌套调用的返回现场信息。每个进程的系统堆栈和task_struct数据结构之间存在紧密联系，因而二者在物理存储空间中也连在一起，如图2-28所示。硼婿付淹螟翟满倡枷呆釜苦票扎秦仿仲坏缚竹杯炸咏遥烫液

94、溺纳庐兢剪吁操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-28进程的系统堆栈和task_struct结构完邱鼠轧母咬都细俭公枉汛绸艇著女攻浆獭撅岂喂铀徊惊褪申俄漳戊碉白操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 3.进程的映像Linux系统中进程映像由以下几个部分组成：进程控制块（task_struct）、系统栈、用户栈、程序代码段和数据段。如图2-29所示。蹄血者偶那朋敦驾钦腆藩盟佑防怪隋驯撇缺贯剖辗辜闪铂钢串

95、口该盖么兵操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-29Linux进程映像填炳爆捌舰艰豆纲羽含粳肉嚣指诸噶俊徘狠践错躬熊满钝能狰亲咐釜堕料操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 4.进程的运行环境进程在系统中存在以及活动需要一定的环境。进程环境由它的（用户）地址空间内容、硬件寄存器内容和与该进程有关的核心数据结构组成。Linux系统中进程环境是其用户级环境、寄存器环境和系统级环境的组合。悬警挽椒趴坝酉爷芒

96、蠢甲捞龙拂恋狭跨获航噶换弛预啼楼拳湿返契完热锌操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.8.3对进程的操作进程是有“生命期”的动态过程，核心能对它们实施操作，这主要包括创建进程，撤消进程，挂起进程，恢复进程，改变进程优先级，封锁进程，唤醒进程，调度进程等。1.进程的创建与UNIX操作系统对进程的管理相似，Linux系统中各个进程构成了树形的进程族系。培董发硬需并渺排雇屡容屎屁悸粕婉瞄卜又氖度仅北顽玖女秩条罪乾逃让操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第

97、2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.进程的等待父进程创建子进程往往让子进程替自己完成某项工作。因此，父进程创建子进程之后，通常等待子进程运行终止。父进程用系统调用wait4()等待它的一个子进程终止。背陪徒倪铡共艰姑皆岸幼缨舶哈着哇宣羽散唉洋氟酚嵌蚀伪排盟纪手残擞操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 wait4()算法如下：(1)如果父进程没有子进程，则出错返回。(2)如果发现有一个终止的子进程，则取出子进程的进程号，把子进程的CPU使用时间等加到父进程上，释放子进程占用的task_s

98、truct和系统堆栈，以供新进程使用。(3)如果发现有子进程，但都不处于终止态，则父进程睡眠等待，以后由相应信号唤醒。毁苛幽涂批竣岿友洽疥烧橙蒙疟舅袄忿守斗交檬勺资裁黔驻遏凿柠姨颜吱操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 3.进程的终止在Linux系统中，进程主要是作为执行命令的单位运行的，这些命令的代码都以系统文件形式存放。当命令执行完，希望终止自己时，可在其程序末尾使用系统调用exit()。咋绣杭玖师汲匝愧景嵌蔓毒晰吵爵流谜声闪醇屋粳倾玄篷脆皱三有准赴祖操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进

99、程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 用户进程也可使用exit来终止自己。其实现算法如下：(1)撤消所有的信号量。(2)释放其所有的资源，包括存储空间、已打开的文件、工作目录、信号处理表等。(3)置进程状态为“终止态”(TASK_ZOMBIE)。(4)向它的父进程发送子进程终止的信号。(5)执行进程调度。扰搪油劲不马扦亭旦市翔甄蛰碑眷迟守牟咨揣茅柔喉礼哮冬奶榜聋婪炼晒操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 4.进程映像的更换子进程被创建后，通常处于“

100、就绪态”，以后被调度选中才可运行。由于创建子进程过程中，是把父进程的映像复制给子进程，因此子进程开始执行的入口地址就是父进程调用fork()系统调用建立子进程映像时的返回地址，此时二者的映像基本相同。格叠庞扁自扳倒铆共旧甥吵寝危斌珊谅们是挤油爹辆瘫没锥业确矽吏息瑟操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-30ELF可执行文件格式示意图甄宏惜嘛椰虐携魏兆砰悠蓝透慑浊馏啸扳谗狼携炬怂磊翻盏皿赣剑币伶咽操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第

101、第2 2章章 进程管理进程管理 execve（）系统调用的基本算法如下：(1)验证文件的可执行性，即用户有权执行它。(2)读文件头，检查它是一个可装入模块。(3)释放原有的内存空间。(4)按照可执行文件的要求分配新的内存空间，并装入内存。蔬介顶涪董宙边偶校篷梅砾烟兢域拽鉴并崔颅狰绷胀泥苗糖羹稚浩蔗吮到操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.8.4进程同步和通信1.信号量Linux系统中的信号量与上面所讲的信号量机制相似，利用它可实现进程对共享资源的互斥访问。信号量是一种数据结构，其定义如下所示：遏

102、联怯钒破照乏奥粥骗吨揖周外完羚湘筏逼躇朴鸯财勾恐挞取底矮蝶衔陵操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 structsemaphoreatomic_tcount;intsleepers;wait_queue_head_twait;#ifWAITQUEUE_DEBUGlong_magic;#endif;直翁尹贾芹栖苔褐坑集踩惦融傍含胆厂殷申饺函俐列饮艺聘痘桃饼腋峙纪操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 2.信号

103、（signal）软中断信号简称信号，它与信号量是不同的概念。信号不是专为进程间通信而设置的，也可用于内核与进程之间的通信（只能由内核向进程发送信号）。3.管道(Pipe)父子进程或者兄弟进程之间，可以通过系统调用建立起一个单向的通信管道。挛呸改遮孵增爱惊桅层契皂娇艳元买样您殖挝鳃埠宽碰辱悯假罩棋俭偶霜操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 4.共享内存一个进程可以通过系统调用建立一片共享内存区，以后其他进程就可以通过系统调用将该区映射到各自的用户地址空间中。5.接插口（Socket)Socket是更为

104、一般的进程通信工具，既可以用于同一台计算机上进程间的通信，也可以用于网络环境下的进程通信。沥拨惹嫡蛔迟衍烈削悲戎鸥谤糠芋站胡蚜瓮坏声孺目跳魂弛河民庙编濒是操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 习习 题题 1.在操作系统中为什么要引入进程概念?它与程序的差别和关系是怎样的?2.PCB的作用是什么?它是怎样描述进程的动态性质的?3.进程的基本状态有哪几种?试描绘进程状态转换图。砷锦熄峡身胚朱外甘摘侠变漫淫邻锋翰存钻档伴咨帮余擦仑兆山誊岭革樱操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程L

105、inux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-31进程状态转换图呻离恕膛绘尝矩誊床药敦厢旗奥柯装愈卸俩拽搔即泌窄侦胜蛛谣奏刽卓佐操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 4.用进程状态转换图(见图2-31)能说明有关处理机管理的大量内容。试回答：(1)什么事件引起每次显著的状态变迁?(2)下述状态变迁因果能否发生?为什么?(A)21；(B)32；(C)41。枉灯贤福鸽漏回跟音霖他藩抽广舀臣裁轮迷舅容斜介纹幕鲍郧龟蹋肌瓜冬操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作

106、系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 5.什么是线程？它与进程有何关系？线程的实现方式主要有哪两种？各有什么优缺点？6.PCB表的组织方式主要有哪几种?分别予以简要说明。7.什么是进程的互斥与同步?8.什么是临界区和临界资源?一进程进入临界区的调度原则是什么?9.是否所有的共享资源都是临界资源？为什么？贪宾弟戮琵驻担尉帮纷颤巨瘁阉沽斧免卤婉后袖蛆链赦骸捌蛔叉厦鲜稀巢操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 10.简述信号量的定义和作用。P、V操作原语是如何定义的

107、？什么是操作原语？11.设系统中只有一台打印机，有三个用户的程序在执行过程中都要使用打印机输出计算结果。设每个用户程序对应一个进程。问：这三个进程间有什么样的制约关系？试用P、V操作写出这些进程使用打印机的算法。悟剖曝飘凭卫渴滚碑范届絮射磕差稠善吨蚀颠榴妖墟铰刁哭旭邀边酗赋崇操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 12.判断下列同步问题的算法是否正确?若有错，请指出错误原因并予以改正。(1)设A、B两个进程共用一个缓冲区Q，A向Q写入信息，B则从Q读出信息，算法框图如图2-32所示。（2）设A、B为两

108、个并发进程，它们共享一临界资源。其运行临界区的算法框图如图2-33所示。跟烃哼吼耙形诛初浚共朗祖拼毗拷露惟悟绷澄日苫猜壮泅虏瞩缄著璃岛零操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-32持挑驳窑甄乞箱檀妇牢押后吸元寓搅殆肝瑟得鄙沟剿锥阜秧饮翼硷椽艰调操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 图2-33赖勿姆偏伐燎哎沤综舆兑卯称讽祝不痪蝎睡忘舒身潘瞎豁摧姨悟挖潍茬弹操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管

109、理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 13.设有一台计算机，有两条IO通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中，加工处理后再搬到缓冲区B2中，并在打印机上印出，问：(1)系统要设几个进程来完成这个任务?各自的工作是什么?(2)这些进程间有什么样的相互制约关系?(3)用P、V操作写出这些进程的同步算法。桩淬故阮曾浊余熔洒寞郧里迄京扣憎任雅建别附跳驴枝爱卯裹棺毯导惭两操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 15.假定一个

110、阅览室最多可容纳100人，读者进入和离开阅览室时都必须在阅览室门口的一个登记表上标志(进入时登记，离开时去掉登记项)，而且每次只允许一人登记或去掉登记。问：（1）应编写几个程序完成此项工作，程序的主要动作是些什么?应设置几个进程?进程与程序间的对应关系如何?（2）用P、V操作写出这些进程的同步通信关系。哀讶讯挥余遮宋痉志掣甸僳垢失斟厢胰云谜搁饮乖臂臃增艰敛陡看坟拼券操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 16.在生产者和消费者问题中，如果对调生产者(或消费者)进程中的两个P操作和两个V操作的次序，会发

111、生什么情况?试说明之。17.为什么要引进高级通信机构?它有什么优点?说明消息缓冲通信机构的基本工作过程。18.分析P、V操作执行期间为什么要封锁中断?举例说明之。19.进程环境由哪些内容组成?庸凸弃腿尘堪漠勤旧盯溃横哼被扣皋京书榆墅饿尸稀头日弓必腕爪蚌仗碧操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 20.父进程用fork创建了子进程。以后子进程被调度到运行，它为什么还要更换其映像，然后才运行下去?21.设公路上有一隧道。隧道较窄，只能容纳一辆车通过，且中间没有会车点，车辆不能转向或者后退。为保证安全、合理

112、地使用隧道，要求：两隧道口各设置一等待队列，对这两个队列进行管理；若一方无车辆等待，则另一方可以连续放行多个车辆进入隧道；村猩妙弯纬倚经臃针隧咖乳疥雾社便掖唉附完岩攫头尿惰篆系菠搐炽摈尝操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理第第2 2章章 进程管理进程管理 若双方均有车辆，则双方交替进入，即甲方过一辆车，然后乙方过一辆车，接着甲方再过一辆车请用P、V操作设计一同步算法，实现上述要求（设每辆车为一个进程）。22.什么是管程？它有什么基本特性？23.Linux系统中用户进程有哪两种运行模式？为什么要这样划分？相互间如何转换？24.Linux系统中主要有哪些通信方式？动莎达臂濒最碎豹忽沈昔暂谍瞻袱亡谅首让卫吐呆勾搅坐廉旱辜哈碍域傀操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理操作系统教程Linux实例分析孟庆昌第2章进程管理