第4章進(jìn)程及進(jìn)程管理2

2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講14.3進(jìn)程控制2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講2附：中斷及原語的概念中斷的概念及其重要性中斷的分類原語的概念：

原語是指在執(zhí)行過程中不允許中斷，它屬于操作系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，以系統(tǒng)調(diào)用的形式提供給用戶和操作系統(tǒng)使用。

2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講34.3進(jìn)程控制與進(jìn)程控制相關(guān)的基本操作：進(jìn)程創(chuàng)建進(jìn)程撤銷進(jìn)程睡眠進(jìn)程喚醒針對每種控制操作的三個問題：1：使用或執(zhí)行該操作的時機(jī)？？2：執(zhí)行該操作原語時操作系統(tǒng)完成的具體工作？？3：Linux操作系統(tǒng)中實現(xiàn)的方法？？2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講44.3.2進(jìn)程創(chuàng)建與撤銷（創(chuàng)建）1．進(jìn)程創(chuàng)建的時機(jī) 在系統(tǒng)生成需要進(jìn)程承擔(dān)資源分配及管理工作——系統(tǒng)進(jìn)程； 用戶作業(yè)的執(zhí)行需創(chuàng)建子進(jìn)程，或作業(yè)中完成某項具體的任務(wù)時——用戶進(jìn)程。2：進(jìn)程創(chuàng)建時操作系統(tǒng)完成的工作分配進(jìn)程標(biāo)識及空白PCB，并在系統(tǒng)進(jìn)程表中增加一個表目。為進(jìn)程分配內(nèi)存空間（程序、數(shù)據(jù)、用戶棧等），復(fù)制父進(jìn)程內(nèi)存空間的內(nèi)容到該進(jìn)程內(nèi)存空間中。初始化PCB。置該進(jìn)程的狀態(tài)為就緒，插入就緒隊列。生成其它相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講5Linux操作系統(tǒng)啟動過程（了解）3．Linux中終端用戶進(jìn)程的創(chuàng)建與調(diào)度執(zhí)行2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講63．Linux中終端用戶進(jìn)程的創(chuàng)建與調(diào)度執(zhí)行Linux操作系統(tǒng)中用戶進(jìn)程的創(chuàng)建過程：當(dāng)用戶在鍵盤上鍵入一個用戶可執(zhí)行文件名時，操作系統(tǒng)就為該文件創(chuàng)建一個相應(yīng)的用戶進(jìn)程并投入運(yùn)行。如編譯一程序后可執(zhí)行文件名為：a.out在當(dāng)前目錄下：./a.out，操作系統(tǒng)將創(chuàng)建一進(jìn)程運(yùn)行該程序（由終端程序使用fork()創(chuàng)建）。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講74．Linux中用戶子進(jìn)程的創(chuàng)建與調(diào)度執(zhí)行Linux提供的創(chuàng)建子進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用為fork()。格式：intfork()返回值：=0 創(chuàng)建成功，從子進(jìn)程返回；

>0 創(chuàng)建成功，從父進(jìn)程返回，其值為子進(jìn)程的PID號；

=－1 創(chuàng)建失敗。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講84．Linux中用戶子進(jìn)程的創(chuàng)建與調(diào)度執(zhí)行Linux中子進(jìn)程創(chuàng)建時操作系統(tǒng)完成的工作：(了解)檢查同時運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)目，若超過系統(tǒng)設(shè)定值則創(chuàng)建失敗，返回-1；為子進(jìn)程分配進(jìn)程控制塊task_struct結(jié)構(gòu)，并賦予唯一進(jìn)程標(biāo)識符pid；子進(jìn)程繼承父進(jìn)程打開的所有文件及資源，對父進(jìn)程的當(dāng)前目錄和所有已打開系統(tǒng)文件表項中的引用記數(shù)加1；為子進(jìn)程創(chuàng)建進(jìn)程映像：創(chuàng)建子進(jìn)程映像靜態(tài)部分：復(fù)制父進(jìn)程映像靜態(tài)部分創(chuàng)建子進(jìn)程映像動態(tài)部分：初始化task_struct結(jié)構(gòu)結(jié)束創(chuàng)建，置子進(jìn)程為內(nèi)存就緒狀態(tài)，插入就緒隊列，作為一個獨立的進(jìn)程被系統(tǒng)調(diào)度。若調(diào)用進(jìn)程（父進(jìn)程）返回，則返回創(chuàng)建的子進(jìn)程標(biāo)識符pid值（此時返回值>0）；若子進(jìn)程被調(diào)度執(zhí)行，則將其U區(qū)計時字段初始化然后返回（此時返回值=0）。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講9使用fork創(chuàng)建進(jìn)程時的應(yīng)用程序的框架結(jié)構(gòu)：main(){ intp; //存放子進(jìn)程pid號

while((p=fork())==-1); //創(chuàng)建子進(jìn)程直到成功為止

if(p==0) //返回值=0表示子進(jìn)程返回

{ /*此處插入子進(jìn)程程序段*/ } else //返回值>0表示父進(jìn)程返回

{ /*此處插入父進(jìn)程程序段*/ }}4．Linux中用戶子進(jìn)程的創(chuàng)建與調(diào)度執(zhí)行2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講10#include<stdio.h>main(){intp1;

printf("Processbegin\n");

while((p1=fork())==-1);

if(p1==0)printf("Iamchild\n"); elseprintf("Iamfather\n");

printf("processend\n");}思考題：以下兩程序運(yùn)行后的結(jié)果是什么？？并分析其原因。

#include<stdio.h>main(){intp1;

printf("Processbegin");

while((p1=fork())==-1);

if(p1==0)printf("Iamchild\n"); elseprintf("Iamfather\n");

printf("processend\n");

}2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講11[例3-3]父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程P1、P2，父子進(jìn)程分別輸出字符a、b和c。假設(shè)文件名為3-3.c#include<stdio.h>main(){ intp1,p2; while((p1=fork())==-1); //創(chuàng)建子進(jìn)程1，直至創(chuàng)建成功

if(p1==0) //子進(jìn)程P1返回輸出’b’ putchar('b'); else //父進(jìn)程返回

{ while((p2=fork())==-1); //創(chuàng)建子進(jìn)程2

if(p2==0) //子進(jìn)程P2返回輸出’c’ putchar('c'); else putchar('a'); //父進(jìn)程返回輸出’a’ }}2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講12該程序多次運(yùn)行后，輸出的結(jié)果可能會是：abc、acb、bca、cba、bac或cab等隨機(jī)結(jié)果中的任意一種。每次運(yùn)行后都會產(chǎn)生父子3個進(jìn)程，所以有3個字符輸出。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講13子進(jìn)程映像與父進(jìn)程映像是存儲在兩個不同的地址空間中內(nèi)容相同的程序副本；因為父子映像有各自的存儲空間，雙方都感覺不到對方的行為；父子進(jìn)程各自的PC指針都指向fork結(jié)束后的下一條指令地址；操作系統(tǒng)對于父子進(jìn)程的調(diào)度執(zhí)行具有隨機(jī)性。使用fork()創(chuàng)建進(jìn)程的特點：2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講144.3.2進(jìn)程創(chuàng)建與撤銷（撤銷）1．進(jìn)程撤銷的時機(jī)當(dāng)一個進(jìn)程已經(jīng)完成所需完成的工作時，可以調(diào)用進(jìn)程撤銷原語自我撤銷，進(jìn)程終止，最后消亡。2：進(jìn)程撤銷時，操作系統(tǒng)完成的任務(wù)：釋放進(jìn)程所占資源；將該進(jìn)程從系統(tǒng)進(jìn)程表中刪除，釋放該進(jìn)程的PCB。CPU被釋放，進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講154.3.2進(jìn)程創(chuàng)建與撤銷（撤銷）3．Linux中進(jìn)程的撤銷Linux中提供的撤銷進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用為exit():格式：voidexit(intstatus)參數(shù)：intstatus:子進(jìn)程向父進(jìn)程發(fā)送的終止信息,父進(jìn)程可通過wait()系統(tǒng)調(diào)用獲取。返回值：無。頭文件：#include<stdlib．h>2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講164.3.2進(jìn)程創(chuàng)建與撤銷（撤銷）Linux中子進(jìn)程終止時操作系統(tǒng)完成的工作:(了解)關(guān)閉軟中斷:因為進(jìn)程即將終止而不再處理任何軟中斷信號；回收資源：關(guān)閉所有已打開文件，釋放進(jìn)程所有的區(qū)及相應(yīng)內(nèi)存，釋放當(dāng)前目錄及修改根目錄的索引節(jié)點；寫記帳信息：將進(jìn)程在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的記帳數(shù)據(jù)（其中包括進(jìn)程運(yùn)行時的各種統(tǒng)計信息）記錄到一個全局記帳文件中；置該進(jìn)程為僵死狀態(tài):向父進(jìn)程發(fā)送子進(jìn)程死的軟中斷信號，將終止信息status送到指定的存儲單元中；轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度:因為此時CPU已經(jīng)被釋放，需要由進(jìn)程調(diào)度進(jìn)行CPU再分配。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講174.3.3進(jìn)程阻塞與喚醒（阻塞）1．進(jìn)程阻塞的時機(jī) 當(dāng)一個進(jìn)程因為某種執(zhí)行條件暫不滿足或者等待某個事件的發(fā)生時。以下皆是引起進(jìn)程阻塞的事件：進(jìn)程請求I/O；進(jìn)程請求系統(tǒng)資源時需要排隊或暫時得不到滿足；進(jìn)程請求的同步或互斥信號沒有滿足或等待的同步消息沒有到來；進(jìn)程請求延時。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講184.3.3進(jìn)程阻塞與喚醒（阻塞）2：進(jìn)程睡眠原語執(zhí)行后，操作系統(tǒng)需完成的工作：⑴．將當(dāng)前需要睡眠的進(jìn)程運(yùn)行現(xiàn)場保護(hù)到其PCB中；⑵．置進(jìn)程的狀態(tài)為阻塞態(tài)；⑶．將該進(jìn)程插入引起睡眠的chan的等待隊列（假設(shè)引起睡眠的原因為chan，）；⑷．CPU空閑，進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度，以調(diào)度另一個進(jìn)程投入運(yùn)行。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講194.3.3進(jìn)程阻塞與喚醒（阻塞）3．Linux中進(jìn)程的睡眠１）當(dāng)進(jìn)程使用了某個系統(tǒng)調(diào)用后，申請的某個條件或I/O服務(wù)未得到滿足時，該進(jìn)程會自動進(jìn)入睡眠；２）Linux為用戶提供了多種直接導(dǎo)致進(jìn)程睡眠或等待的系統(tǒng)調(diào)用。sleep系統(tǒng)調(diào)用，將進(jìn)程睡眠n秒：格式：sleep(n)其中：n表示延時的秒數(shù)。2023/2/4操作系統(tǒng)與實驗教程第3章第3講20