《操作系統(tǒng)原理及應(yīng)用(Linux)》第2章進(jìn)程管理

第2章進(jìn)程管理本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章主要介紹進(jìn)程的概念、狀態(tài)、構(gòu)成以及Linux進(jìn)程的相關(guān)知識(shí)。掌握進(jìn)程的概念掌握進(jìn)程的描述、狀態(tài)及轉(zhuǎn)換理解進(jìn)程的特征了解Linux進(jìn)程的描述及進(jìn)程通信掌握進(jìn)程的同步與互斥，并能靈活運(yùn)用理解線(xiàn)程的概念及特征第2章進(jìn)程管理1

教學(xué)內(nèi)容

2.1進(jìn)程的基本概念2.2進(jìn)程的描述2.3進(jìn)程控制2.4進(jìn)程的同步與互斥2.5進(jìn)程同步問(wèn)題舉例2.6進(jìn)程通信2.7線(xiàn)程

本章小結(jié)

22.1進(jìn)程的基本概念

2.1.1程序的順序執(zhí)行及其特征1．程序的順序執(zhí)行

程序是人們要計(jì)算機(jī)完成的一些指令序列，是一個(gè)按嚴(yán)格次序、順序執(zhí)行的操作序列，是一個(gè)靜態(tài)的概念。我們把一個(gè)具有獨(dú)立功能的程序獨(dú)占處理機(jī)，直到最后結(jié)束的過(guò)程稱(chēng)為程序的順序執(zhí)行。2．程序順序執(zhí)行時(shí)的特征（1）順序性。（2）封閉性。（3）可再現(xiàn)性。第2章進(jìn)程管理32.1.2程序的并發(fā)執(zhí)行及其特征1．并發(fā)執(zhí)行的概念

所謂程序的并發(fā)性，是指多道程序在同一時(shí)間間隔內(nèi)同時(shí)發(fā)生。程序的并發(fā)執(zhí)行可總結(jié)為：一組在邏輯上互相獨(dú)立的程序或程序段在執(zhí)行過(guò)程中，其執(zhí)行時(shí)間在客觀上互相重疊，即一個(gè)程序段的執(zhí)行尚未結(jié)束，另一個(gè)程序段的執(zhí)行已經(jīng)開(kāi)始的一種執(zhí)行方式。第2章進(jìn)程管理42．程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)的特征（1）間斷性程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于它們共享系統(tǒng)資源，以及為完成同一項(xiàng)任務(wù)而相互合作，致使這些并發(fā)執(zhí)行的程序之間，形成了相互制約的關(guān)系。相互制約將導(dǎo)致并發(fā)程序具有“執(zhí)行——暫停——執(zhí)行”這種間斷性的活動(dòng)規(guī)律。（2）失去封閉性某程序在執(zhí)行時(shí)，必然會(huì)受到其它程序的影響。（3）不可再現(xiàn)性在并發(fā)環(huán)境下，同一個(gè)程序執(zhí)行多次，執(zhí)行的過(guò)程可能不同。用程序作為描述其執(zhí)行過(guò)程以及共享資源的基本單位是不合適的。因此引入了進(jìn)程作為描述程序的執(zhí)行過(guò)程、共享資源的基本單位。第2章進(jìn)程管理52.1.3進(jìn)程的定義與特征1．進(jìn)程的定義人們對(duì)進(jìn)程下過(guò)許多定義。現(xiàn)列舉其中的幾種：（1）進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行。（2）進(jìn)程是可以和別的進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的計(jì)算。（3）進(jìn)程就是一個(gè)程序在給定活動(dòng)空間和初始條件下，在一個(gè)處理機(jī)上的執(zhí)行過(guò)程。（4）進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過(guò)程，它是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位（5）進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，有生命周期的活動(dòng)。內(nèi)核可以創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，最終將由內(nèi)核終止該進(jìn)程使其消亡。第2章進(jìn)程管理6進(jìn)程和程序之間的關(guān)系

進(jìn)程和程序是兩個(gè)完全不同的概念，但又有密切的聯(lián)系。它們之間的主要區(qū)別是：（1）程序是靜態(tài)的概念，；而進(jìn)程則是程序的一次執(zhí)行過(guò)程。它是動(dòng)態(tài)的概念。（2）進(jìn)程是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的單位，能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行；而程序是不能作為一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的單位而并發(fā)執(zhí)行的。（3）程序和進(jìn)程無(wú)一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。（4）各個(gè)進(jìn)程在并發(fā)執(zhí)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相互制約關(guān)系，而程序本身是靜態(tài)的，不存在這種異步特征。第2章進(jìn)程管理72．進(jìn)程的特征從進(jìn)程與程序的區(qū)別可以看出，進(jìn)程具有如下特征：（1）動(dòng)態(tài)性動(dòng)態(tài)性是進(jìn)程最基本的特性。進(jìn)程由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，以及因撤消而消亡。（2）并發(fā)性這是指多個(gè)進(jìn)程實(shí)體，同存于內(nèi)存中，能在一段時(shí)間段內(nèi)同時(shí)執(zhí)行。并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時(shí)也是操作系統(tǒng)的重要特征。提高并發(fā)性，可以提高系統(tǒng)的效率。（3）獨(dú)立性進(jìn)程是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，同時(shí)也是系統(tǒng)中獨(dú)立獲得資源和獨(dú)立調(diào)度的基本單位。（4）異步性這是指進(jìn)程按各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)；或者說(shuō)，進(jìn)程按異步方式運(yùn)行。（5）結(jié)構(gòu)特征從結(jié)構(gòu)上看，進(jìn)程實(shí)體是由程序段、數(shù)據(jù)段及進(jìn)程控制塊三部分組成，也稱(chēng)這三部分為進(jìn)程映像。第2章進(jìn)程管理82.1.4進(jìn)程的基本狀態(tài)及轉(zhuǎn)換1．進(jìn)程的三個(gè)基本狀態(tài)進(jìn)程通常至少有三種基本狀態(tài)：（1）就緒狀態(tài)（ready）進(jìn)程運(yùn)行所需的外部條件滿(mǎn)足，但因?yàn)槠渌M(jìn)程已占用CPU，所以暫時(shí)不能運(yùn)行。（2）執(zhí)行狀態(tài)(running)外部條件滿(mǎn)足，進(jìn)程已獲得CPU，其程序正在執(zhí)行。在單處理機(jī)系統(tǒng)中，只有一個(gè)進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)。（3）阻塞狀態(tài)(blocked)進(jìn)程因等待某種事件發(fā)生，而暫時(shí)不能運(yùn)行的狀態(tài)，稱(chēng)為阻塞狀態(tài)，也稱(chēng)為等待狀態(tài)。系統(tǒng)中處于這種狀態(tài)的進(jìn)程可能有多個(gè)，通常將它們排成一個(gè)隊(duì)列，也有的系統(tǒng)則根據(jù)阻塞原因的不同將這些進(jìn)程排成多個(gè)隊(duì)列。第2章進(jìn)程管理92．進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)中處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，在調(diào)度程序?yàn)橹峙淞颂幚頇C(jī)之后，該進(jìn)程便可執(zhí)行，相應(yīng)地，它由就緒態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài)。正在執(zhí)行的進(jìn)程也稱(chēng)為當(dāng)前進(jìn)程，如果因分配給它的時(shí)間片已用完而被暫停執(zhí)行時(shí)，該進(jìn)程便由執(zhí)行狀態(tài)又回到就緒狀態(tài)；一個(gè)處在執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程，如果因發(fā)生某事件而使進(jìn)程的執(zhí)行受阻，使之無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行，該進(jìn)程將由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)。一個(gè)處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，當(dāng)它所需的外部事件滿(mǎn)足，它應(yīng)由阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。第2章進(jìn)程管理10程執(zhí)行完成或撤消阻塞狀態(tài)就緒狀態(tài)調(diào)度用片間時(shí)進(jìn)程創(chuàng)建進(jìn)等待某事件發(fā)生如I/O請(qǐng)求外部事件發(fā)生圖2-1進(jìn)程的基本狀態(tài)及轉(zhuǎn)換圖完第2章進(jìn)程管理113．引入掛起狀態(tài)時(shí)的進(jìn)程狀態(tài)

所謂掛起狀態(tài)，實(shí)際上就是一種靜止的狀態(tài)。一個(gè)進(jìn)程被掛起后，不管它是否在就緒狀態(tài)，系統(tǒng)都不分配給它處理機(jī)。在引入掛起狀態(tài)后，進(jìn)程之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換除了四種基本狀態(tài)轉(zhuǎn)換以外，又增加了以下幾種：（1）活動(dòng)就緒——靜止就緒。（2）活動(dòng)阻塞——靜止阻塞。（3）靜止就緒——活動(dòng)就緒。（4）靜止阻塞——活動(dòng)阻塞。第2章進(jìn)程管理12執(zhí)行外部事件滿(mǎn)足外掛起激活掛起掛激活活動(dòng)就緒靜止就緒活動(dòng)阻塞靜止阻塞調(diào)度圖2-2具有掛起狀態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換等部事件外待起部條件滿(mǎn)足完成或撤消第2章進(jìn)程管理132.1.5Linux進(jìn)程的狀態(tài)

Linux系統(tǒng)的一個(gè)任務(wù)總體上有以下幾種狀態(tài)：（1）運(yùn)行狀態(tài)（running）該狀態(tài)對(duì)應(yīng)state取值為T(mén)ASK_RUNNING。（2）等待狀態(tài)（waiting）（3）中斷處理狀態(tài)（interruptroutine）此狀態(tài)對(duì)應(yīng)state取值TASK_RUNNING。（4）系統(tǒng)調(diào)用期間（systemcall）此狀態(tài)對(duì)應(yīng)state取值TASK_RUNNING。（5）從系統(tǒng)調(diào)用返回（returnfromsystemcall）第2章進(jìn)程管理14（6）就緒態(tài)（ready）處于此狀態(tài)的進(jìn)程正在競(jìng)爭(zhēng)處理機(jī)，但此刻處理機(jī)正在為另一個(gè)進(jìn)程服務(wù)。此狀態(tài)對(duì)應(yīng)state取值TASK_RUNNING。Linux系統(tǒng)內(nèi)核在進(jìn)程控制塊中用state成員描述進(jìn)程當(dāng)前的狀態(tài)，并明確定義了5種進(jìn)程狀態(tài)。它們分別是：（1）TASK-RUNNING狀態(tài)，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)。（2）TASK-INTERRUPTIBLE狀態(tài)，可中斷的等待態(tài)。進(jìn)程正在等待某些事件。（3）TASK-UNINTERRUPTIBLE狀態(tài)，等待態(tài)，不可中斷。（4）TASK-ZOMBIE狀態(tài)，僵死態(tài)。（5）TASK-STOPPED狀態(tài)，暫停態(tài)。第2章進(jìn)程管理15

Linux任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

運(yùn)行態(tài)從系統(tǒng)調(diào)用返回中斷例程系統(tǒng)調(diào)用等待就緒調(diào)度中斷用戶(hù)態(tài)系統(tǒng)態(tài)圖2-3Linux任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2.2進(jìn)程的描述進(jìn)程實(shí)體通常是由程序、數(shù)據(jù)集合和PCB這三部分構(gòu)成，也稱(chēng)為“進(jìn)程映象”。

PCB程序部分?jǐn)?shù)據(jù)集合第2章進(jìn)程管理17圖2-4進(jìn)程的一般組成模型2.2.1進(jìn)程控制塊PCB

PCB集中反映一個(gè)進(jìn)程的動(dòng)態(tài)特征，當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)新進(jìn)程時(shí)，就為它建立一個(gè)PCB；當(dāng)進(jìn)程終止后，系統(tǒng)回收其PCB，該進(jìn)程在系統(tǒng)中就不存在了。所以，PCB是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志?？梢园凑展δ軐CB分成四個(gè)組成部分：進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、處理機(jī)狀態(tài)、進(jìn)程調(diào)度信息、進(jìn)程控制信息。第2章進(jìn)程管理181．進(jìn)程標(biāo)識(shí)符進(jìn)程標(biāo)識(shí)符用于惟一地標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程。一個(gè)進(jìn)程通常有兩種標(biāo)識(shí)符：（1）進(jìn)程內(nèi)部標(biāo)識(shí)符。（2）進(jìn)程外部標(biāo)識(shí)符。2．處理機(jī)狀態(tài)：由各種寄存器中的內(nèi)容組成。3．進(jìn)程調(diào)度信息（1）進(jìn)程狀態(tài)。（2）進(jìn)程優(yōu)先級(jí)。（3）進(jìn)程調(diào)度所需要的其它信息。（4）事件，或阻塞原因。4．進(jìn)程控制信息，包括：（1）程序和數(shù)據(jù)的地址；（2）進(jìn)程同步和通信機(jī)制；（3）資源清單；（4）鏈接指針。第2章進(jìn)程管理192.2.2進(jìn)程控制塊的組織方式各進(jìn)程的PCB有如下幾種組織方式：線(xiàn)性方式、鏈接方式和索引方式。1．線(xiàn)性方式將各進(jìn)程的PCB依次放入一個(gè)表中，結(jié)構(gòu)如下圖所示。PCB1PCB2PCB3……PCBn-1PCBn第2章進(jìn)程管理20圖2-5PCB的線(xiàn)性組織方式2．鏈接方式鏈接方式是經(jīng)常采用的方式。其原理是：按照進(jìn)程的不同狀態(tài)分別將其放在不同的隊(duì)列。Linux操作系統(tǒng)就是應(yīng)用這種進(jìn)程控制塊組織方式。運(yùn)行隊(duì)列指針就緒隊(duì)列指針PCBPCBPCB0阻塞隊(duì)列1指針阻塞隊(duì)列2指針PCB0PCBPCBPCB0PCBPCBPCB0圖2-6PCB鏈接隊(duì)列示意圖第2章進(jìn)程管理213．索引方式系統(tǒng)根據(jù)所有進(jìn)程的狀態(tài)建立幾張索引表。阻塞索引表就緒索引表執(zhí)行指針就緒表指針阻塞表指針PCB1PCB2PCB3PCB4PCB5PCB6PCB7圖2-7PCB索引結(jié)構(gòu)示意圖第2章進(jìn)程管理222.2.3Linux進(jìn)程的PCBLinux系統(tǒng)中的進(jìn)程稱(chēng)為任務(wù)。該系統(tǒng)的進(jìn)程控制塊PCB用一個(gè)稱(chēng)為task-struct的結(jié)構(gòu)體來(lái)描述，Linux系統(tǒng)PCB包含以下信息：1．進(jìn)程描述信息（1）進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)（pid，processidentifier）（2）用戶(hù)和組標(biāo)識(shí)（userandgroupidentifier）（3）連接信息（Links）2．進(jìn)程控制信息（1）進(jìn)程當(dāng)前狀態(tài)（2）調(diào)度信息（3）記時(shí)信息（4）通信信息第2章進(jìn)程管理23Linux支持典型的UNIX進(jìn)程間通信機(jī)制——信號(hào)、管道，也支持SystemⅤ通信機(jī)制——共享內(nèi)存、信號(hào)量和消息隊(duì)列。3．進(jìn)程資源信息記錄了與該進(jìn)程有關(guān)的存儲(chǔ)器的各種地址和資料、文件系統(tǒng)以及打開(kāi)文件的信息等等。4．CPU現(xiàn)場(chǎng)信息第2章進(jìn)程管理242.3進(jìn)程控制所謂進(jìn)程控制，就是系統(tǒng)使用一引起具有特定功能的程序段來(lái)創(chuàng)建、撤消進(jìn)程以及完成進(jìn)程各狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到多進(jìn)程高效率并發(fā)執(zhí)行和協(xié)調(diào)、實(shí)現(xiàn)資源共享的目的。原語(yǔ)：把系統(tǒng)態(tài)下執(zhí)行的某些具有特定功能并且不可被中斷的程序段稱(chēng)為原語(yǔ)。原語(yǔ)的特點(diǎn)是：系統(tǒng)程序、不可被中斷。系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消一個(gè)進(jìn)程以及要改變進(jìn)程的狀態(tài)時(shí)，都要調(diào)用相應(yīng)的程序段來(lái)完成這些功能。用于進(jìn)程控制的原語(yǔ)有：創(chuàng)建原語(yǔ)、撤消原語(yǔ)、阻塞原語(yǔ)、喚醒原語(yǔ)等。第2章進(jìn)程管理252.3.1進(jìn)程的創(chuàng)建與終止1．進(jìn)程的創(chuàng)建導(dǎo)致進(jìn)程創(chuàng)建的事件有：用戶(hù)登錄、作業(yè)調(diào)度、為用戶(hù)提供服務(wù)等。創(chuàng)建原語(yǔ)Creat()，通過(guò)下述步驟創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程。（1）申請(qǐng)空白PCB。（2）為新進(jìn)程分配資源。（3）初始化進(jìn)程控制塊。（4）將新建進(jìn)程插入就緒態(tài)隊(duì)列。2．進(jìn)程的終止過(guò)程在進(jìn)程中，操作系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)程終止原語(yǔ)，終止本進(jìn)程。過(guò)程如下：（1）根據(jù)被終止進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符，從PCB隊(duì)列中檢索出該進(jìn)程的PCB，從中讀出該進(jìn)程的狀態(tài)。。（2）若被終止進(jìn)程正處于執(zhí)行狀態(tài)，應(yīng)立即終止該進(jìn)程的執(zhí)行，該進(jìn)程被終止后應(yīng)重新進(jìn)程調(diào)度。（3）檢查該進(jìn)程有無(wú)子孫進(jìn)程，若有，則應(yīng)將其所有子孫進(jìn)程終止。（4）釋放終止的進(jìn)程所占有的資源，將其歸還它的父進(jìn)程或者系統(tǒng)。（5）將被終止的進(jìn)程從它的PCB隊(duì)列中移出。第2章進(jìn)程管理263．進(jìn)程阻塞與進(jìn)程喚醒

進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換需要通過(guò)進(jìn)程之間的同步或通信機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可直接使用“阻塞原語(yǔ)”和“喚醒原語(yǔ)”來(lái)實(shí)現(xiàn)。（1）進(jìn)程的阻塞當(dāng)一個(gè)進(jìn)程所等待的某一事件尚未發(fā)生時(shí)，該進(jìn)程調(diào)用阻塞原語(yǔ)block()將自己阻塞，轉(zhuǎn)換為等待狀態(tài)。（2）進(jìn)程的喚醒處于等待狀態(tài)的進(jìn)程，只有當(dāng)該進(jìn)程所等待的外部事件發(fā)生時(shí)，才由發(fā)生該事件的進(jìn)程調(diào)用喚醒原語(yǔ)wakeup()將它喚醒。第2章進(jìn)程管理272.3.2幾個(gè)相關(guān)的Linux系統(tǒng)調(diào)用

在Linux系統(tǒng)中，系統(tǒng)向用戶(hù)提供了一些對(duì)進(jìn)程進(jìn)行控制的系統(tǒng)調(diào)用。常用的有：1．fork()系統(tǒng)調(diào)用

Linux利用fork()系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程。2．Exec系統(tǒng)調(diào)用利用exec系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行另一個(gè)程序。3．exit()系統(tǒng)調(diào)用父進(jìn)程在創(chuàng)建子進(jìn)程時(shí)，應(yīng)在進(jìn)程的末尾寫(xiě)一條exit，使子進(jìn)程自我終止。4．wait系統(tǒng)調(diào)用將調(diào)用進(jìn)程掛起，直至其子進(jìn)程因暫?；蚪K止而發(fā)來(lái)軟中斷信號(hào)為止。第2章進(jìn)程管理282.3.3進(jìn)程的阻塞與喚醒

實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的執(zhí)行狀態(tài)到等待狀態(tài)，又由等待狀態(tài)到就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)換的兩種原語(yǔ)，分別為阻塞原語(yǔ)與喚醒原語(yǔ)。入口保存該進(jìn)程的CPU現(xiàn)場(chǎng)字置該進(jìn)程的狀態(tài)阻塞進(jìn)程PCB進(jìn)入等待隊(duì)列轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度入口從等待隊(duì)列取被喚醒進(jìn)程將被喚醒進(jìn)程置為就緒態(tài)被喚醒進(jìn)程插入就緒隊(duì)列轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度或返回圖2-8阻塞原語(yǔ)的實(shí)現(xiàn)圖2-9喚醒原語(yǔ)的實(shí)現(xiàn)第2章進(jìn)程管理292.4進(jìn)程的同步與互斥2.4.1臨界資源的概念1．臨界資源

兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程不能同時(shí)使用的資源為臨界資源。臨界資源可能是一些獨(dú)占設(shè)備，如打印機(jī)、磁帶機(jī)等；也可能是一些共享變量、表格、鏈表等。第2章進(jìn)程管理302．臨界區(qū)每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段代碼稱(chēng)為臨界區(qū)。在臨界區(qū)前面增加一段用于進(jìn)行檢查的代碼，把這段代碼稱(chēng)為進(jìn)入?yún)^(qū)；相應(yīng)地，在臨界區(qū)后面再加一段用于退出臨界區(qū)的代碼，稱(chēng)為退出區(qū)。進(jìn)程中除去上述進(jìn)入?yún)^(qū)和退出區(qū)，其它部分的代碼，稱(chēng)為剩余區(qū)。這樣，可將一個(gè)訪問(wèn)臨界資源的進(jìn)程描述如下：repeat進(jìn)入?yún)^(qū)；臨界區(qū)；退出區(qū)；剩余區(qū)；untilfalse;第2章進(jìn)程管理312.4.2進(jìn)程的互斥與同步1．同步與互斥的概念所謂進(jìn)程互斥，是指多個(gè)進(jìn)程不能同時(shí)使用同一個(gè)臨界資源CR。即兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程必須互斥地使用臨界資源，或不能同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū)CS。兩個(gè)邏輯上完全獨(dú)立、毫無(wú)關(guān)系的進(jìn)程，由于競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)資源而相互制約，就稱(chēng)為進(jìn)程的互斥。所謂進(jìn)程同步，是指有協(xié)作關(guān)系的進(jìn)程之間，要不斷地調(diào)整它們之間的相對(duì)速度或執(zhí)行過(guò)程，以保證臨界資源的合理利用和進(jìn)程的順利執(zhí)行。實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步的機(jī)制稱(chēng)為進(jìn)程同步機(jī)制。2．同步機(jī)制應(yīng)遵循的規(guī)則所有同步機(jī)制都應(yīng)遵循下列準(zhǔn)則：（1）空閑讓進(jìn)。（2）忙則等待。（3）有限等待。（4）讓權(quán)等待。第2章進(jìn)程管理322.4.3鎖機(jī)制

實(shí)現(xiàn)互斥的一種軟件是采用鎖機(jī)制，即提供一對(duì)上鎖（Lock）和開(kāi)鎖（UnLock）原語(yǔ)，以及一個(gè)鎖變量w（或者是鎖位１個(gè)bit）。加鎖及解鎖原語(yǔ)可描述如下：加鎖原語(yǔ)：Lockw：L：ifw=1thengotoLElsew:=1開(kāi)鎖原語(yǔ)：UnLockw：w：=0;第2章進(jìn)程管理332.4.4信號(hào)量機(jī)制

申請(qǐng)和釋放臨界資源的兩個(gè)原語(yǔ)操作：wait操作和signal操作，有時(shí)也稱(chēng)為Ｐ操作和Ｖ操作。信號(hào)量（Semaphore），也叫做信號(hào)燈，它是在信號(hào)量同步機(jī)制中用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步和互斥的有效數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。我們可以為每類(lèi)資源設(shè)置一個(gè)信號(hào)量。它有多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即：整型信號(hào)量、記錄型信號(hào)量、ＡＮＤ型信號(hào)量及信號(hào)量集等。第2章進(jìn)程管理341．整型信號(hào)量

整型信號(hào)量的數(shù)值表示當(dāng)前系統(tǒng)中可用的該類(lèi)臨界資源的數(shù)量。如設(shè)置整型信號(hào)量s，則s的值意義為：s>0，則s的值表示系統(tǒng)中空閑的該類(lèi)臨界資源的個(gè)數(shù)；s=0，則表示系統(tǒng)中該類(lèi)臨界資源剛好全部被占用，而且沒(méi)有進(jìn)程在等待該臨界資源；s<0，則s的絕對(duì)值表示系統(tǒng)中的進(jìn)程等待該類(lèi)臨界資源的個(gè)數(shù)；第2章進(jìn)程管理352．記錄型信號(hào)量

記錄型信號(hào)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由兩部分構(gòu)成。例如：定義記錄型信號(hào)量Ｓ，則：s的值表示系統(tǒng)中可用的該類(lèi)臨界資源的數(shù)量，而Ｌ為進(jìn)程鏈表指針，指向等待該類(lèi)資源的PCB隊(duì)列。設(shè)變量Ｓ為記錄型信號(hào)量，則wait（Ｓ）操作和signal（Ｓ）操作的流程如下圖所示：第2章進(jìn)程管理36Wati(S)是Wati(S)s=s-1申請(qǐng)到資源本進(jìn)程繼續(xù)本進(jìn)程入阻塞隊(duì)列s≥0否轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度圖2-10Wait操作原語(yǔ)流是signal(S)s=s+1喚醒一阻塞態(tài)進(jìn)程s≤0否圖2-11signal操作原語(yǔ)流釋放該類(lèi)資源本進(jìn)程繼續(xù)第2章進(jìn)程管理37申請(qǐng)臨界資源的原語(yǔ)wait操作可描述為：procedurewait(S)varS:semaphore;begins:=s-1;ifs≥0then本進(jìn)程繼續(xù)；else{將本進(jìn)程放入阻塞態(tài)隊(duì)列；轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度;}end釋放臨界資源的原語(yǔ)signal操作可描述為：proceduresignal(S)varS:semaphore;begins:=s+1;ifs≤0then喚醒指針L所指的阻塞態(tài)進(jìn)程；end

第2章進(jìn)程管理383．ＡＮＤ型信號(hào)量

ＡＮＤ同步機(jī)制的基本思想是：將進(jìn)程在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中需要的所有資源，一次性全部地分配給進(jìn)程，待進(jìn)程使用完成后再一起釋放。只要有一個(gè)資源尚未能分配給進(jìn)程，其它所有可能分配的資源，也不能分配給它。也稱(chēng)為ＡＮＤ同步。AND型信號(hào)量集機(jī)制可描述如下：第2章進(jìn)程管理39Swait(S1,S2,…,Sn)ifSi≥1and…andSn≥1thenfori:=1tondoSi:=Si-1;endforelse將該進(jìn)程放入阻塞態(tài)隊(duì)列；endifSsignal(S1,S2,…,Sn)fori:=1tondoSi=Si+1;喚醒所有因Si不滿(mǎn)足而進(jìn)入阻塞隊(duì)列的進(jìn)程；endfor;第2章進(jìn)程管理404．信號(hào)量集

信號(hào)量集機(jī)制的基本思想是：在AND型信號(hào)量集的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，進(jìn)程對(duì)信號(hào)量Si的測(cè)試值為ti（用于信號(hào)量的判斷，即Si>=ti，表示資源數(shù)量低于ti時(shí)，便不予分配），占用值為di（用于信號(hào)量的增減，即Si=Si-d1和Si=Si+d1）Swait(S1,t1,d1;...;Sn,tn,dn);Ssignal(S1,d1;...;Sn,dn);一般“信號(hào)量集”的幾種特定情況：（1）Swait(S,d,d)表示每次申請(qǐng)d個(gè)資源，當(dāng)少于d個(gè)時(shí)，便不分配；（2）Swait(S,1,1)表示互斥信號(hào)量；（3）Swait(S,1,0)作為一個(gè)可控開(kāi)關(guān)（當(dāng)S≥1時(shí)，允許多個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)；當(dāng)S=0時(shí)，禁止任何進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)）；（4）“信號(hào)量集”未必成對(duì)使用Swait和Ssignal。如：一起申請(qǐng)，但可以不一起釋放。第2章進(jìn)程管理412.5進(jìn)程同步問(wèn)題舉例

2.5.1生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題1．問(wèn)題的描述

有一批生產(chǎn)者進(jìn)程在生產(chǎn)產(chǎn)品，并將這些產(chǎn)品提供給消費(fèi)者進(jìn)程去消費(fèi)。為方便生產(chǎn)者進(jìn)程與消費(fèi)者進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行，在兩者之間設(shè)置了一個(gè)具有n個(gè)緩沖區(qū)的緩沖池，生產(chǎn)者進(jìn)程將它所生產(chǎn)的產(chǎn)品放入一個(gè)緩沖區(qū)中；消費(fèi)者進(jìn)程可從一個(gè)緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品去消費(fèi)。第2章進(jìn)程管理42012……i………n-2n-1假設(shè)初始情況下緩沖池為空，即counter＝０。為在生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題中實(shí)現(xiàn)各進(jìn)程的同步，可設(shè)下列信號(hào)量：（假設(shè)初始情況下沒(méi)有進(jìn)程使用緩沖池，且緩沖池中各緩沖區(qū)都是空的。）mutex：互斥使用緩沖池信號(hào)量，由于初始情況下無(wú)進(jìn)程使用緩沖池，故初值mutex=１；empty：使用緩沖池中空緩沖區(qū)的信號(hào)量，由于初始情況下所有緩沖區(qū)為空，故初值empty=n；full：使用緩沖池中滿(mǎn)緩沖區(qū)的信號(hào)量，由于初始情況下沒(méi)有緩沖區(qū)存放產(chǎn)品，故初值full＝０。設(shè)開(kāi)始時(shí)生產(chǎn)者進(jìn)程存放產(chǎn)品和消費(fèi)者進(jìn)程取產(chǎn)品時(shí)，都從第０號(hào)緩沖區(qū)開(kāi)始，并設(shè)這些生產(chǎn)者和消費(fèi)者地位相當(dāng)，只要緩沖池未滿(mǎn)，生產(chǎn)者便可將消息送入緩沖池；只要緩沖池未空，消費(fèi)者便可從緩沖池中取走一個(gè)消息。第2章進(jìn)程管理43inout圖2-12生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題中的緩沖池算法及程序Varmutex,empty,full:semaphore∶=1,n,0;／＊定義信號(hào)量并賦初值＊／buffer:array［0,…,n-1］ofitem;in,out:integer∶=0,0;／＊定義存取指針的初始位置＊／beginparbegin生產(chǎn)者進(jìn)程proceduer：beginrepeat…生產(chǎn)一件產(chǎn)品;…wait(empty);wait(mutex);將產(chǎn)品放入下一個(gè)緩沖區(qū);in∶=(in+1)modn;signal(mutex);signal(full);untilfalse;end第2章進(jìn)程管理44消費(fèi)者進(jìn)程consumer：beginrepeatwait(full);wait(mutex);從下一個(gè)緩沖區(qū)中取走一件產(chǎn)品;out∶=(out+1)modn;signal(mutex);signal(empty);消費(fèi)這件產(chǎn)品;untilfalse;endparendend第2章進(jìn)程管理454．在生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題中應(yīng)注意：

（１）在每個(gè)程序中用于實(shí)現(xiàn)互斥的wait(mutex)和signal(mutex)必須成對(duì)地出現(xiàn)。（２）對(duì)資源信號(hào)量empty和full的wait和signal操作，同樣需要成對(duì)地出現(xiàn)，但它們分別處于不同的進(jìn)程中，這樣保證生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程的同步及交替執(zhí)行。（３）在每個(gè)進(jìn)程中，多個(gè)wait操作順序不能顛倒，而signal操作的次序是無(wú)關(guān)緊要的。第2章進(jìn)程管理462.5.2讀者—寫(xiě)者問(wèn)題

1．問(wèn)題的提出一文件Ｆ可以被多個(gè)并發(fā)進(jìn)程共享，將這些訪問(wèn)該文件的進(jìn)程按訪問(wèn)方式分為兩類(lèi)：一類(lèi)只能讀共享對(duì)象的內(nèi)容，把這類(lèi)進(jìn)程稱(chēng)為讀進(jìn)程或讀者；另一類(lèi)進(jìn)程則要更新（寫(xiě)）共享對(duì)象文件F，將這些進(jìn)程稱(chēng)為寫(xiě)進(jìn)程或?qū)懻摺Ｔ囉肳ait、Signal操作解決各進(jìn)程間的同步問(wèn)題。2．問(wèn)題的分析顯然，多個(gè)讀者同時(shí)讀一個(gè)共享對(duì)象是可以的，然而一個(gè)寫(xiě)者不能與其它任何讀者或?qū)懻咄瑫r(shí)共享該文件。亦即：在使用共享文件時(shí)，一個(gè)寫(xiě)進(jìn)程與其它所有進(jìn)程都是互斥的。但多個(gè)讀進(jìn)程之間不存在互斥的現(xiàn)象。如圖2-13所示。第2章進(jìn)程管理47共享文件F寫(xiě)進(jìn)程W讀進(jìn)程R1讀進(jìn)程Rn…圖2-13讀者—寫(xiě)者問(wèn)題設(shè)讀進(jìn)程為reader，寫(xiě)進(jìn)程為writer。為實(shí)現(xiàn)reader與writer進(jìn)程間的同步與互斥，設(shè)如下變量及信號(hào)量：wmutex：互斥使用該共享文件信號(hào)量。如：寫(xiě)進(jìn)程write與讀進(jìn)程reader在使用文件時(shí)是互斥的；共享文件只有一個(gè)，設(shè)初始情況未被使用，則初值為1。readcount：整型變量，表示正在讀的進(jìn)程個(gè)數(shù)。初值為0。該變量屬臨界資源。rmutex：計(jì)數(shù)器readcount的信號(hào)量。因?yàn)閞eadcount是一個(gè)可被多個(gè)reader進(jìn)程訪問(wèn)的臨界資源，為此設(shè)一信號(hào)量。設(shè)初始狀態(tài)下無(wú)進(jìn)程讀和寫(xiě)，故rmutex的初值設(shè)為1。第2章進(jìn)程管理48

由于多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)讀，因此只要有一個(gè)reader進(jìn)程在讀，其它reader進(jìn)程便不必申請(qǐng)?jiān)摴蚕砦募?，直接讀即可；若無(wú)文件在讀，則第一個(gè)讀文件的進(jìn)程必須做申請(qǐng)?jiān)撐募牟僮?。只要有read進(jìn)程在執(zhí)行，則不允許writer進(jìn)程去寫(xiě)。因此，僅當(dāng)readcount=0,即無(wú)reader進(jìn)程在讀時(shí)，reader進(jìn)程才需要執(zhí)行wait(wmutex)操作。若wait(wmutex)操作成功，reader進(jìn)程便可去讀，相應(yīng)地，做readcount+1操作。同理，僅當(dāng)reader進(jìn)程在執(zhí)行了readcount減1操作后其值為0時(shí)，才須執(zhí)行signal(wmutex)操作，以便讓writer進(jìn)程寫(xiě)。第2章進(jìn)程管理493．算法及程序

讀者—寫(xiě)者問(wèn)題可描述如下：Var:rmutex,wmutex:semaphore:=1,1;Readcount:integer:=0;beginparbegin讀者進(jìn)程：Reader:beginrepeatwait(rmutex);ifreadcount=0thenwait(wmutex);readcount:=Readcount+1;signal(rmutex);第2章進(jìn)程管理50…進(jìn)行讀操作;…wait(rmutex);readcount:=readcount-1;ifreadcount=0thensignal(wmutex);signal(rmutex);untilfalse;end寫(xiě)者進(jìn)程：writer:beginrepeatwait(wmutex);執(zhí)行寫(xiě)操作;signal(wmutex);untilfalse;endparendend第2章進(jìn)程管理514．注意事項(xiàng)及提示（1）對(duì)于寫(xiě)進(jìn)程，共享文件是臨界資源；而對(duì)于讀進(jìn)程，該文件不是臨界資源。（2）整型變量readcount是臨界資源，所以在使用前后要進(jìn)行Wait、Signal操作。第2章進(jìn)程管理522.5.3哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題1．問(wèn)題的提出

設(shè)有5個(gè)哲學(xué)家圍坐在一張圓桌前吃飯。桌上有5只筷子，在每人之間放一只。哲學(xué)家要吃飯時(shí)，只有分別從左、右兩邊都拿到筷子時(shí)，才能吃飯。如果筷子已在他人手上，則該哲學(xué)家必須等待到他人吃完后才能拿到筷子；任何一個(gè)哲學(xué)家在自己未拿到兩只筷子吃飯之前，決不放下自己手里的筷子。試描述5位哲學(xué)家吃飯的進(jìn)程。第2章進(jìn)程管理53圖2-14哲學(xué)家就餐餐問(wèn)題第2章進(jìn)程管理542．問(wèn)題分析

放在桌子上的筷子是臨界資源，在一段時(shí)間內(nèi)只允許一位哲學(xué)家使用。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)筷子的互斥使用，可以為每一只筷子設(shè)置一個(gè)信號(hào)量，由這五個(gè)信號(hào)量構(gòu)成信號(hào)量數(shù)組：Varchopstick:array［0,…,4］ofsemaphore;設(shè)初始條件下，所有哲學(xué)家都未吃，故所有信號(hào)量均被初始化為1。3．實(shí)現(xiàn)方法

假設(shè)每一位哲學(xué)家拿筷子的方法都是：先拿起左邊的筷子，再拿起右邊的筷子，則第i位哲學(xué)家的活動(dòng)可描述為：第2章進(jìn)程管理55Pi()beginVarchopstick:array［0,…,4］ofmaphore=[1,1,1,1,1];repeat wait(chopstick［i］); wait(chopstick［(i+1)mod5］); eat;… signal(chopstick［i］); signal(chopstick［(i+1)mod5］); think;untilfalse;end第2章進(jìn)程管理56以上算法存在一個(gè)問(wèn)題：假設(shè)5個(gè)哲學(xué)家同時(shí)拿起左邊的筷子，那么再去拿右邊的筷子時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生死鎖。下面給出幾種解決方法。（1）至多只允許有四位哲學(xué)家同時(shí)去拿左邊的筷子，最終能保證至少有一位哲學(xué)家能夠進(jìn)餐，并在用畢時(shí)能釋放出他用過(guò)的兩只筷子，從而使更多的哲學(xué)家能夠進(jìn)餐。（2）僅當(dāng)哲學(xué)家的左、右兩只筷子均可用時(shí)，才允許他拿起筷子進(jìn)餐。（3）規(guī)定奇數(shù)號(hào)哲學(xué)家先拿他左邊的筷子，然后再去拿右邊的筷子；而偶數(shù)號(hào)哲學(xué)家則相反。最后總會(huì)有一位哲學(xué)家能獲得兩只筷子而進(jìn)餐。具體程序段參看實(shí)訓(xùn)教材。第2章進(jìn)程管理574．不產(chǎn)生死鎖的哲學(xué)家就餐問(wèn)題算法2.6進(jìn)程通信

進(jìn)程間的信息交換稱(chēng)為進(jìn)程通信。通常，進(jìn)程間的通信分為兩種：控制信息的傳送與大量信息的傳送。將進(jìn)程間控制信息的交換稱(chēng)為低級(jí)通信，而把進(jìn)程之間大批量數(shù)據(jù)的交換稱(chēng)為高級(jí)通信。進(jìn)程的互斥與同步為低級(jí)通信方式，相應(yīng)地，也稱(chēng)wait、signal操作為低級(jí)的通信原語(yǔ)。僅通過(guò)P、V操作或鎖的方法是無(wú)法實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的高級(jí)通信的。高級(jí)通信方式可分為三大類(lèi)：共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)和管道通信系統(tǒng)。第2章進(jìn)程管理582.6.1共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)1．共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)的類(lèi)型（1）基于共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通信方式在這種通信方式中，要使各進(jìn)程共用某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，借以實(shí)現(xiàn)各進(jìn)程間的信息交換。如在生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題中，就是用有界緩沖區(qū)這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的。這種通信方式是低效的，只適用于傳遞相對(duì)少量的數(shù)據(jù)。（2）基于共享存儲(chǔ)區(qū)的通信方式。在存儲(chǔ)器中劃出了一塊共享存儲(chǔ)區(qū)，各進(jìn)程可通過(guò)對(duì)共享存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)的讀或?qū)憗?lái)實(shí)現(xiàn)通信。第2章進(jìn)程管理592．Linux共享存儲(chǔ)區(qū)通信的實(shí)現(xiàn)（1）共享存儲(chǔ)區(qū)的建立利用系統(tǒng)調(diào)用shmget()建立一塊共享存儲(chǔ)區(qū)。該系統(tǒng)調(diào)用將返回該共享存儲(chǔ)區(qū)的描述符shmid；若尚未建立，便為進(jìn)程建立一個(gè)指定大小的共享存儲(chǔ)區(qū)。（2）共享存儲(chǔ)區(qū)的操縱可以用shmctl()系統(tǒng)調(diào)用對(duì)共享存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)信息進(jìn)行查詢(xún)，如其長(zhǎng)度、所連接的進(jìn)程數(shù)、創(chuàng)建者標(biāo)識(shí)符等；也可設(shè)置或修改其屬性，如共享存儲(chǔ)區(qū)的許可權(quán)、當(dāng)前連接的進(jìn)程計(jì)數(shù)等；還可用來(lái)對(duì)共享存儲(chǔ)區(qū)加鎖或解鎖，以及修改共享存儲(chǔ)區(qū)標(biāo)識(shí)符等。3.共享存儲(chǔ)區(qū)的附接與斷開(kāi)

在進(jìn)程已經(jīng)建立了共享存儲(chǔ)區(qū)或已獲得了其描述符后，還須利用系統(tǒng)調(diào)用shmat()將該共享存儲(chǔ)區(qū)附接到用戶(hù)給定的某個(gè)進(jìn)程的虛地址shmaddr上，并指定該存儲(chǔ)區(qū)的訪問(wèn)屬性，即指明該區(qū)是只讀，還是可讀可寫(xiě)。此后，此共享存儲(chǔ)區(qū)便成為該進(jìn)程虛地址空間的一部分。進(jìn)程可采取與對(duì)其它虛地址空間一樣的存取方法來(lái)訪問(wèn)。當(dāng)進(jìn)程不再需要該共享存儲(chǔ)區(qū)時(shí)，再利用系統(tǒng)調(diào)用shmdt()把該區(qū)與進(jìn)程斷開(kāi)。4．幾個(gè)相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用共享存儲(chǔ)區(qū)通信中常用的系統(tǒng)調(diào)用：（1）shmget(key,size,flag)：功能：獲得一個(gè)共享存儲(chǔ)區(qū)，若成功，其返回值為該共享存儲(chǔ)區(qū)的描述符。（2）shmat(id,addr,flag)從邏輯上將一個(gè)共享存儲(chǔ)區(qū)附接到進(jìn)程的虛擬地址空間上。（3）shmdt(addr)：把一個(gè)共享存儲(chǔ)區(qū)從指定進(jìn)程的虛地址空間斷開(kāi)。（4）shmctl(id,cmd,buf)對(duì)與共享存儲(chǔ)區(qū)關(guān)聯(lián)的各種參數(shù)進(jìn)行操作，從而對(duì)共享存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行控制。第2章進(jìn)程管理622.6.2消息傳遞系統(tǒng)

在消息傳遞系統(tǒng)中，進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換，是以格式化的消息（message）為單位的。程序員直接利用系統(tǒng)提供的一組通信命令進(jìn)行通信。因?qū)崿F(xiàn)方式的不同分為直接通信方式和間接通信方式。間接通信方式又稱(chēng)為信箱通信方式。信箱是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，邏輯上可分為兩部分：信箱頭和信箱體。信箱頭包含箱體的結(jié)構(gòu)信息，信箱體由多個(gè)格子構(gòu)成。信箱通信一般是進(jìn)程之間的雙向通信。第2章進(jìn)程管理631．直接通信方式這種通信是固定在一對(duì)進(jìn)程之間。用來(lái)發(fā)送和接收消息。兩條原語(yǔ)的形式如下：send(B,message);發(fā)送一個(gè)消息給接收進(jìn)程B；receive(A,message);接收進(jìn)程A發(fā)來(lái)的消息；通常情況下，接收進(jìn)程可與多個(gè)發(fā)送進(jìn)程通信，因此，它不可能事先指定發(fā)送進(jìn)程。對(duì)于這樣的應(yīng)用，在接收進(jìn)程接收消息的原語(yǔ)中的源進(jìn)程參數(shù)，是完成通信后的返回值，接收原語(yǔ)可表示為：receive(id,message);其中，id為接收消息進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符。2．間接通信方式間接通信方式又稱(chēng)為信箱通信方式。信箱是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，邏輯上可分為兩部分：信箱頭和信箱體。信箱頭包含箱體的結(jié)構(gòu)信息，信箱體由多個(gè)格子構(gòu)成，它實(shí)際上就是一個(gè)有界緩沖池。信箱通信一般是進(jìn)程之間的雙向通信。如圖2-15所示。

信箱體sendreceivereceivesend進(jìn)程B信箱頭圖2-15進(jìn)程的信箱通信方式進(jìn)程A3．消息緩沖隊(duì)列通信機(jī)制

（1）消息緩沖隊(duì)列通信機(jī)制中所用的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是消息緩沖區(qū)。在設(shè)置消息緩沖隊(duì)列時(shí)，還應(yīng)添加用于對(duì)消息隊(duì)列進(jìn)行操作和實(shí)現(xiàn)同步的信號(hào)量，并將它們存入進(jìn)程的PCB中。

當(dāng)一個(gè)發(fā)送進(jìn)程要發(fā)送消息時(shí)，便形成一個(gè)消息，并發(fā)送給指定的接收進(jìn)程。接收進(jìn)程將所有的消息緩沖區(qū)鏈成一個(gè)隊(duì)列，其隊(duì)列首由接收進(jìn)程PCB中的隊(duì)列隊(duì)首指針mq來(lái)指出。

（2）發(fā)送原語(yǔ)（3）接收原語(yǔ)接收進(jìn)程調(diào)用接收原語(yǔ)，從自己的消息緩沖隊(duì)列中，選取第一個(gè)消息緩沖區(qū)，并將其中的數(shù)據(jù)復(fù)制到指定的消息接收區(qū)內(nèi)。發(fā)送進(jìn)程在發(fā)送消息之前，應(yīng)先在自己的內(nèi)存空間設(shè)置一發(fā)送區(qū)，然后調(diào)用發(fā)送原語(yǔ)，把消息發(fā)送給接收進(jìn)程。4．Linux系統(tǒng)關(guān)于消息傳遞的相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用

（1）msgget(key,flag):功能：獲得一個(gè)消息的描述符，該描述符指定一個(gè)消息隊(duì)列以便用于其他系統(tǒng)調(diào)用。（2）msgsnd(id,msgp,size，flag);功能：發(fā)送一消息。（3）msgrcv(id,msgp,size,type,flag)功能：接受一消息。（4）msgctl(id,cmd,buf)：功能：查詢(xún)一個(gè)消息描述符的狀態(tài),設(shè)置它的狀態(tài)及刪除一個(gè)消息描述符。

2.6.3管道通信系統(tǒng)

所謂管道，是指用于連接一個(gè)讀進(jìn)程和一個(gè)寫(xiě)進(jìn)程，以實(shí)現(xiàn)他們之間通信的一個(gè)共享文件，又名pipe文件。為了協(xié)調(diào)雙方的通信，管道機(jī)制必須提供以下三方面的協(xié)調(diào)能力：（1）互斥，即當(dāng)一個(gè)進(jìn)程正在對(duì)pipe執(zhí)行讀/寫(xiě)操作時(shí)，其它(另一)進(jìn)程必須等待。（2）同步，指當(dāng)讀寫(xiě)進(jìn)程使用pipe時(shí)，需要同步使用。（3）確定對(duì)方是否存在，只有確定了對(duì)方已存在時(shí)，才能進(jìn)行通信。第2章進(jìn)程管理692.6.4信號(hào)通信機(jī)制

1．信號(hào)的基本概念每個(gè)信號(hào)都對(duì)應(yīng)一個(gè)正整數(shù)常量，即信號(hào)編號(hào)。信號(hào)機(jī)制具有以下三方面的功能：（1）發(fā)送信號(hào)。發(fā)送信號(hào)的程序用系統(tǒng)調(diào)用kill()實(shí)現(xiàn)；（2）預(yù)置對(duì)信號(hào)的處理方式。接收信號(hào)的程序用signal()來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)置處理方式；（3）收受信號(hào)的進(jìn)程按事先的規(guī)定完成對(duì)相應(yīng)事件的處理。

第2章進(jìn)程管理702．信號(hào)的發(fā)送

信號(hào)的發(fā)送，是指由發(fā)送進(jìn)程把信號(hào)送到指定進(jìn)程的信號(hào)域的某一位上。進(jìn)程用kill()向一個(gè)進(jìn)程或一組進(jìn)程發(fā)送一個(gè)信號(hào)。3．信號(hào)的處理

對(duì)軟中斷信號(hào)的處理分三種情況進(jìn)行：（1）如果進(jìn)程收到的軟中斷是一個(gè)已決定要忽略的信號(hào)（function=1），進(jìn)程不做任何處理便立即返回；（2）進(jìn)程收到軟中斷后便退出（function=0）；（3）執(zhí)行用戶(hù)設(shè)置的軟中斷處理程序。4．相關(guān)的Linux系統(tǒng)調(diào)用（1）kill()功能：向一個(gè)或一組進(jìn)程發(fā)送一個(gè)軟中斷信號(hào)。（2）signal()功能：預(yù)置對(duì)信號(hào)的處理方式，允許調(diào)用進(jìn)程控制軟中斷信號(hào)。第2章進(jìn)程管理722.7線(xiàn)程

線(xiàn)程是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位。2.7.1線(xiàn)程的基本概念線(xiàn)程（thead）是進(jìn)程中執(zhí)行運(yùn)算的最小單位，亦即執(zhí)行處理機(jī)調(diào)度的基本單位。在引入線(xiàn)程的操作系統(tǒng)中，可以在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)部進(jìn)行線(xiàn)程切換，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)工作量小。線(xiàn)程與進(jìn)程的比較：（1）進(jìn)程是資源分配的基本單位。同一進(jìn)程的所有線(xiàn)程共享該進(jìn)程的所有資源。（2）線(xiàn)程是分配處理機(jī)的基本單位，它與資源分配無(wú)關(guān)。（3）一個(gè)線(xiàn)程只能屬于一個(gè)進(jìn)程，而一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線(xiàn)程，但至少有一個(gè)線(xiàn)程。（4）線(xiàn)程在執(zhí)行過(guò)程中，需要協(xié)作同步。第2章進(jìn)程管理732.7.2線(xiàn)程的狀態(tài)與轉(zhuǎn)換操作

線(xiàn)程有3種基本狀態(tài)，即執(zhí)行、阻塞和就緒。針對(duì)線(xiàn)程的3種基本狀態(tài)，存在5種基本操作來(lái)轉(zhuǎn)換線(xiàn)程的狀態(tài)。它們是：1．派生（spawn）2．調(diào)度（schedule）3．阻塞（Block）4．激活（unblock）5．結(jié)束（Finish）第2章進(jìn)程管理742.7.3引入線(xiàn)程的好處

引入線(xiàn)程的好處有以下幾點(diǎn)：1．易于調(diào)度。2．提高了系統(tǒng)的效率。3．創(chuàng)建一個(gè)線(xiàn)程比創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程花費(fèi)的開(kāi)銷(xiāo)少，創(chuàng)建速度快。4．有利于發(fā)揮多處理器的功能，提高進(jìn)程的并行性。第2章進(jìn)程管理752.7.4多線(xiàn)程的實(shí)現(xiàn)

多線(xiàn)程機(jī)制是指操作系統(tǒng)支持在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行多個(gè)線(xiàn)程的能力。多種系統(tǒng)支持多線(xiàn)程實(shí)現(xiàn)的方式并不完全相同。1．用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程是由用戶(hù)應(yīng)用程序建立的，并由用戶(hù)應(yīng)用程序負(fù)責(zé)對(duì)這些線(xiàn)程進(jìn)行調(diào)度和管理，操作系統(tǒng)內(nèi)核并不知道有用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程的存在，只對(duì)進(jìn)程進(jìn)行管理。2．內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程簡(jiǎn)稱(chēng)為KLT，通常也稱(chēng)為“純KLT”方法。內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程中所有線(xiàn)程的創(chuàng)建、調(diào)度和管理全部由操作系統(tǒng)內(nèi)核負(fù)責(zé)完成。

3．用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程與核心態(tài)線(xiàn)程相結(jié)合的模式由于用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程和內(nèi)核級(jí)線(xiàn)程各有其特色，因此，如果將兩種方法結(jié)合起來(lái)，則可吸取兩者的優(yōu)點(diǎn)。將兩種方法結(jié)合起來(lái)的系統(tǒng)稱(chēng)為多線(xiàn)程的操作系統(tǒng)。內(nèi)核支持多線(xiàn)程的建立、調(diào)度和管理。同時(shí)系統(tǒng)中又提供使用線(xiàn)程庫(kù)，允許用戶(hù)應(yīng)用程序建立、調(diào)度和管理用戶(hù)級(jí)線(xiàn)程。本章小結(jié)

進(jìn)程是操作系統(tǒng)中的一個(gè)非常重要的概念。進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，同時(shí)它也是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配的單位。進(jìn)程具有一些特征，是與程序有根本區(qū)別的概念。進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、異步性、獨(dú)立性的特性。反映進(jìn)程動(dòng)態(tài)性的是進(jìn)程狀態(tài)的變化。進(jìn)程從創(chuàng)建到被撤消，要經(jīng)過(guò)一些具有生命狀態(tài)的活動(dòng)。進(jìn)程的三個(gè)基本狀態(tài)包括阻塞、就緒、執(zhí)行，除此之外，不同的操作系統(tǒng)還具有其它一些狀態(tài)。進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換由相應(yīng)的原語(yǔ)來(lái)完成。進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行是指，在同一時(shí)間間隔內(nèi)多個(gè)進(jìn)程同時(shí)發(fā)生。進(jìn)程的并發(fā)特性反映在進(jìn)程對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)以及由資源競(jìng)爭(zhēng)所引起的對(duì)進(jìn)程執(zhí)行速度的制約。我們可以通過(guò)提高進(jìn)程的并發(fā)性，來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。第2章進(jìn)程管理78進(jìn)程上下文由以下部分組成：進(jìn)程控制塊、正文段、數(shù)據(jù)段以及各種寄存器和堆棧中的值。進(jìn)程控制塊PCB是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志，它包含進(jìn)程的運(yùn)行信息和程序的控制信息。進(jìn)程控制塊在內(nèi)存中的組織方式有：線(xiàn)性方式、鏈接方式和索引方式。對(duì)于Linux系統(tǒng)，我們可以通過(guò)幾個(gè)常用的進(jìn)程創(chuàng)建和控制的系統(tǒng)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)程的控制。第2章進(jìn)程管理79不能被多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用的資源稱(chēng)為臨界資源。將每個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段代碼稱(chēng)為臨界區(qū)。多個(gè)進(jìn)程不能同時(shí)進(jìn)入同一個(gè)臨界區(qū)，叫做進(jìn)程之間的互斥；多個(gè)進(jìn)程在使用臨界資源時(shí)，表現(xiàn)出來(lái)的相互協(xié)調(diào)、相互合作、互相等待，使得各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過(guò)程稱(chēng)為進(jìn)程間的同步。具有同步關(guān)系的一組并發(fā)進(jìn)程稱(chēng)為合作進(jìn)程。實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥和同步，可以用鎖或P、V操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。P操作是申請(qǐng)臨界資源的原語(yǔ)操作，也稱(chēng)為wait操作；V操作是釋放臨界資源的原語(yǔ)操作，也稱(chēng)為signal操作。信號(hào)量是P、V操作的對(duì)象。第2章進(jìn)程管理80

進(jìn)程通信可包括低級(jí)通信和高級(jí)通信。對(duì)于進(jìn)程進(jìn)行控制的通信是低級(jí)通信；傳遞大量數(shù)據(jù)的通信稱(chēng)為高級(jí)通信。高級(jí)通信包括：共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)和管道通信系統(tǒng)。與進(jìn)程概念密切相關(guān)的概念是線(xiàn)程。線(xiàn)程可看成是進(jìn)程中指令的不同執(zhí)行路線(xiàn)，它是為了提高操作系統(tǒng)的執(zhí)行效率而引入的。線(xiàn)程又稱(chēng)為輕型進(jìn)程，在有線(xiàn)程的操作系統(tǒng)中，它是操作系統(tǒng)分配處理機(jī)的基本單位，而進(jìn)程是分配資源的基本單位。線(xiàn)程分為兩類(lèi)：用戶(hù)線(xiàn)程和內(nèi)核線(xiàn)程。第2章進(jìn)程管理81安全閥基本知識(shí)如果壓力容器(設(shè)備/管線(xiàn)等)壓力超過(guò)設(shè)計(jì)壓力…1.盡可能避免超壓現(xiàn)象堵塞(BLOCKED)火災(zāi)(FIRE)熱泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的發(fā)生?2.使用安全泄壓設(shè)施爆破片安全閥如何避免事故的發(fā)生?01安全閥的作用就是過(guò)壓保護(hù)!一切有過(guò)壓可能的設(shè)施都需要安全閥的保護(hù)!這里的壓力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!設(shè)定壓力(setpressure)安全閥起跳壓力背壓(backpressure)安全閥出口壓力超壓(overpressure)表示安全閥開(kāi)啟后至全開(kāi)期間入口積聚的壓力.幾個(gè)壓力概念彈簧式先導(dǎo)式重力板式先導(dǎo)+重力板典型應(yīng)用電站鍋爐典型應(yīng)用長(zhǎng)輸管線(xiàn)典型應(yīng)用罐區(qū)安全閥的主要類(lèi)型02不同類(lèi)型安全閥的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性高適用范圍廣價(jià)格經(jīng)濟(jì)對(duì)介質(zhì)不過(guò)分挑剔彈簧式安全閥的優(yōu)點(diǎn)預(yù)漏--由于閥座密封力隨介質(zhì)壓力的升高而降低,所以會(huì)有預(yù)漏現(xiàn)象--在未達(dá)到安全閥設(shè)定點(diǎn)前,就有少量介質(zhì)泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE彈簧式安全閥的缺點(diǎn)過(guò)大的入口壓力降會(huì)造成閥門(mén)的頻跳,縮短閥門(mén)使用壽命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle彈簧式安全閥的缺點(diǎn)彈簧式安全閥的缺點(diǎn)=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通產(chǎn)品平衡背壓能力差.在普通產(chǎn)品基礎(chǔ)上加裝波紋管,使其平衡背壓的能力有所增強(qiáng).能夠使閥芯內(nèi)件與高溫/腐蝕性介質(zhì)相隔離.平衡波紋管彈簧式安全閥的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)異的閥座密封性能,閥座密封力隨介質(zhì)操作壓力的升高而升高,可使系統(tǒng)在較高運(yùn)行壓力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先導(dǎo)式安全閥的優(yōu)點(diǎn)平衡背壓能力優(yōu)秀有突開(kāi)型/調(diào)節(jié)型兩種動(dòng)作特性可遠(yuǎn)傳取壓先導(dǎo)式安全閥的優(yōu)點(diǎn)對(duì)介質(zhì)比較挑剃,不適用于較臟/較粘稠的介質(zhì),此類(lèi)介質(zhì)會(huì)堵塞引壓管及導(dǎo)閥內(nèi)腔.成本較高.先導(dǎo)式安全閥的缺點(diǎn)重力板式產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)目前低壓儲(chǔ)罐呼吸閥/緊急泄放閥的主力產(chǎn)品.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.價(jià)格經(jīng)濟(jì).重力板式產(chǎn)品的缺點(diǎn)不可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)設(shè)定值.閥座密封性差,并有較嚴(yán)重的預(yù)漏.受背壓影響大.需要很高的超壓以達(dá)到全開(kāi).不適用于深冷/粘稠工況.幾個(gè)常用規(guī)范ASMEsectionI-動(dòng)力鍋爐(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低壓安全閥設(shè)計(jì)(LowpressurePRV)API520-火災(zāi)工況計(jì)算與選型(FireSizing)API526-閥門(mén)尺寸(ValveDimension)API527-閥座密封(SeatTightness)介質(zhì)狀態(tài)(氣/液/氣液雙相).氣態(tài)介質(zhì)的分子量&Cp/Cv值.液態(tài)介質(zhì)的比重/黏度.安全閥泄放量要求.設(shè)定壓力.背壓.泄放溫度安全閥不以連接尺寸作為選型報(bào)價(jià)依據(jù)!如何提供高質(zhì)量的詢(xún)價(jià)?彈簧安全閥的結(jié)構(gòu)彈簧安全閥起跳曲線(xiàn)彈簧安全閥結(jié)構(gòu)彈簧安全閥結(jié)構(gòu)導(dǎo)壓管活塞密封活塞導(dǎo)向不平衡移動(dòng)副(活塞)導(dǎo)管導(dǎo)閥彈性閥座P1P1P2先導(dǎo)式安全閥結(jié)構(gòu)先導(dǎo)式安全閥的工作原理頻跳安全閥的頻跳是一種閥門(mén)高頻反復(fù)開(kāi)啟關(guān)閉的現(xiàn)象。安全閥頻跳時(shí)，一般來(lái)說(shuō)密封面只打開(kāi)其全啟高度的幾分只一或十幾分之一，然后迅速回座并再次起跳。頻跳時(shí)，閥瓣和噴嘴的密封面不斷高頻撞擊會(huì)造成密封面的嚴(yán)重?fù)p傷。如果頻跳現(xiàn)象進(jìn)一步加劇還有可能造成閥體內(nèi)部其他部分甚至系統(tǒng)的損傷。安全閥工作不正常的因素頻跳后果1、導(dǎo)向平面由于反復(fù)高頻磨擦造成表面劃傷或局部材料疲勞實(shí)效。2、密封面由于高頻碰撞造成損傷。3、由于高頻振顫造成彈簧實(shí)效。4、由頻跳所帶來(lái)的閥門(mén)及管道振顫可能會(huì)破壞焊接材料和系統(tǒng)上其他設(shè)備。5、由于安全閥在頻跳時(shí)無(wú)法達(dá)到需要的排放量，系統(tǒng)壓力有可能繼續(xù)升壓并超過(guò)最大允許工作壓力。安全閥工作不正常的因素A、系統(tǒng)壓力在通過(guò)閥門(mén)與系統(tǒng)之間的連接管時(shí)壓力下降超過(guò)3%。當(dāng)閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，閥門(mén)入口處的壓力是相對(duì)穩(wěn)定的。閥門(mén)入口壓力與系統(tǒng)壓力相同。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時(shí)，閥門(mén)迅速打開(kāi)并開(kāi)始泄壓。但是由于閥門(mén)與系統(tǒng)之間的連接管設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成連接管內(nèi)局部壓力下降過(guò)快超過(guò)3%，是閥門(mén)入口處壓力迅速下降到回座壓力而導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)閉。因此安全閥開(kāi)啟后沒(méi)有達(dá)到完全排放，系統(tǒng)壓力仍然很高，所以閥門(mén)會(huì)再次起跳并重復(fù)上述過(guò)程，既發(fā)生頻跳。導(dǎo)致頻跳的原因?qū)е陆庸軌航蹈哂?%的原因1、閥門(mén)與系統(tǒng)間的連接管內(nèi)徑小于閥門(mén)入口管內(nèi)徑。2、存在嚴(yán)重的渦流現(xiàn)象。3、連接管過(guò)長(zhǎng)而且沒(méi)有作相應(yīng)的補(bǔ)償（使用內(nèi)徑較大的管道）。4、連接管過(guò)于復(fù)雜（拐彎過(guò)多甚至在該管上開(kāi)口用作它途。在一般情況下安全閥入口處不允許安裝其他閥門(mén)。）導(dǎo)致頻跳的原因B、閥門(mén)的調(diào)節(jié)環(huán)位置設(shè)置不當(dāng)。安全閥擁有噴嘴環(huán)和導(dǎo)向環(huán)。這兩個(gè)環(huán)的位置直接影響安全閥的起跳和回座過(guò)程。如果噴嘴環(huán)的位置過(guò)低或?qū)颦h(huán)的位置過(guò)高，則閥門(mén)起跳后介質(zhì)的作用力無(wú)法在閥瓣座和調(diào)節(jié)環(huán)所構(gòu)成的空間內(nèi)產(chǎn)生足夠的托舉力使閥門(mén)保持排放狀態(tài)，從而導(dǎo)致閥門(mén)迅速回座。但是系統(tǒng)壓力仍然保持較高水平，因此回座后閥門(mén)會(huì)很快再次起跳。導(dǎo)致頻跳的原因C、安全閥的額定排量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需排量。

由于所選的安全閥的喉徑面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需，安全閥排放時(shí)過(guò)大的排量導(dǎo)致壓力容器內(nèi)局部壓力下降過(guò)快，而系統(tǒng)本身的超壓狀態(tài)沒(méi)有得到緩解，使安全閥不得不再次起跳頻跳的原因閥門(mén)拒跳：當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時(shí)，閥門(mén)不起跳的現(xiàn)象。安全閥工作不正常的因素1、閥門(mén)整定壓力過(guò)高。2、閥門(mén)內(nèi)落入大量雜質(zhì)從而使閥辦座和導(dǎo)套間卡死或摩擦力過(guò)大。3、彈簧之間夾入雜物使彈簧無(wú)法被正常壓縮。4、閥門(mén)安裝不當(dāng)，使閥門(mén)垂直度超過(guò)極限范圍（正負(fù)兩度）從而使閥桿組件在起跳過(guò)程中受阻。5、排氣管道沒(méi)有被可靠支撐或由于管道受熱膨脹移位從而對(duì)閥體產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致閥體內(nèi)機(jī)構(gòu)發(fā)生偏心而卡死。安全閥拒跳的原因閥門(mén)不回座或回座比過(guò)大：安全閥正常起跳后長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法回座，閥門(mén)保持排放狀態(tài)的現(xiàn)象。安全閥工作不正常的因素1、閥門(mén)上下調(diào)整環(huán)的位置設(shè)置不當(dāng)。2、排氣管道設(shè)計(jì)不當(dāng)造成排氣不暢，由于排氣管道過(guò)小、拐彎過(guò)多或被堵塞，使排放的蒸汽無(wú)法迅速排出而在排氣管和閥體內(nèi)積累，這時(shí)背壓會(huì)作用在閥門(mén)內(nèi)部機(jī)構(gòu)上并產(chǎn)生抑制閥門(mén)關(guān)閉的趨勢(shì)。3、閥門(mén)內(nèi)落入大量雜質(zhì)從而使閥瓣座和導(dǎo)套之間卡死后摩擦力過(guò)大。安全閥不回座或回座比過(guò)大的因素：4、彈簧之間夾入雜物從而使彈簧被正常壓縮后無(wú)法恢復(fù)。5、由于對(duì)閥門(mén)排放時(shí)的排放反力計(jì)算不足，從而在排放時(shí)閥體受力扭曲損壞內(nèi)部零件導(dǎo)致卡死。6、閥桿螺母（位于閥桿頂端）的定位銷(xiāo)脫落。在閥門(mén)排放時(shí)由于振動(dòng)使該螺母下滑使閥桿組件回落受阻。安全閥不回座或回座比過(guò)大的因素：7、由于彈簧壓緊螺栓的鎖緊螺母松脫，在閥門(mén)排放時(shí)由于振動(dòng)時(shí)彈簧壓緊螺栓松動(dòng)上滑導(dǎo)致閥門(mén)的設(shè)定起跳值不斷減小。

8、閥門(mén)安裝不當(dāng)，使閥門(mén)垂直度超過(guò)極限范圍（正負(fù)兩度）從而使閥桿組件在回落過(guò)程中受阻。

9、閥門(mén)的密封面中有雜質(zhì)，造成閥門(mén)無(wú)法正常關(guān)閉。

10、鎖緊螺母沒(méi)有鎖緊，由于管道震動(dòng)下環(huán)向上運(yùn)動(dòng)，上平面高于密封面，閥門(mén)回座時(shí)無(wú)法密封安全閥不回座或回座比過(guò)大的因素：謝謝觀看癌基因與抑癌基因oncogene&tumorsuppressorgene24135基因突變概述.癌基因和抗癌基因的概念.癌基因的分類(lèi).癌基因產(chǎn)物的作用.癌基因激活的機(jī)理主要內(nèi)容疾?。?/p>

——是人體某一層面或各層面形態(tài)和功能（包括其物質(zhì)基礎(chǔ)——代謝）的異常，歸根結(jié)底是某些特定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或功能的變異，而這些蛋白質(zhì)又是細(xì)胞核中相應(yīng)基因借助細(xì)胞受體和細(xì)胞中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子接收信號(hào)后作出應(yīng)答（表達(dá)）的產(chǎn)物。TranscriptionTranslationReplicationDNARNAProtein中心法規(guī)Whatisgene?基因：

—是遺傳信息的載體

—是一段特定的DNA序列（片段）

—是編碼RNA或蛋白質(zhì)的一段DNA片段

—是由編碼序列和調(diào)控序列組成的一段DNA片段基因主宰生物體的命運(yùn)：微效基因的變異——生物體對(duì)生存環(huán)境的敏感度變化關(guān)鍵關(guān)鍵基因的變異——生物體疾病——死亡所以才有：“人類(lèi)所有疾病均可視為基因病”之說(shuō)注：如果外傷如燒傷、骨折等也算疾病的話(huà)，外傷應(yīng)該無(wú)法歸入基因病的行列。Genopathy問(wèn)：兩個(gè)不相干的人，如果他們患得同一疾病，致病基因是否相同？再問(wèn)：同卵雙生的孿生兄弟，他們患病的機(jī)會(huì)是否一樣，命運(yùn)是否相同？┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替換DNA分子(復(fù)制)中發(fā)生堿基對(duì)的______、______

和

，而引起的

的改變。替換增添缺失基因結(jié)構(gòu)基因變異的概念：英語(yǔ)句子中的一個(gè)字母的改變，可能導(dǎo)致句子的意思發(fā)生怎樣的變化？可能導(dǎo)致句子的意思不變、變化不大或完全改變THECATSATONTHEMATTHECATSITONTHEMATTHEHATSATONTHEMATTHECATONTHEMAT同理：替換、增添、缺失堿基對(duì)，可能會(huì)使性狀不變、變化不大或完全改變。基因的結(jié)構(gòu)改變,一定會(huì)引起性狀的改變??原句：1.基因多態(tài)性與致病突變基因變異與疾病的關(guān)系2.單基因病、多基因病3.疾病易感基因

基因多態(tài)性polymorphism是指DNA序列在群體中的變異性（差異性）在人群中的發(fā)生概率>1%（SNP&CNP)<1%的變異概率叫做突變基因多態(tài)性特定的基因多態(tài)性與疾病相關(guān)時(shí)，可用致病突變加以描述SNP:散在單個(gè)堿基的不同，單個(gè)堿基的缺失、插入和置換。

CNP:DNA片段拷貝數(shù)變異，包括缺失、插入和重復(fù)等。同義突變、錯(cuò)義突變、無(wú)義突變、移碼突變

致病突變生殖細(xì)胞基因突變將突變的遺傳信息傳給下一代(代代相傳),即遺傳性疾病。體細(xì)胞基因突變局部形成突變細(xì)胞群（腫瘤）。受精卵分裂基因突變的原因物理因素化學(xué)因素生物因素基因突變的原因（誘發(fā)因素）紫外線(xiàn)、輻射等堿基類(lèi)似物5BU/疊氮胸苷等病毒和某些細(xì)菌等自發(fā)突變DNA復(fù)制過(guò)程中堿基配對(duì)出現(xiàn)誤差。UV使相鄰的胸腺嘧啶產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體,DNA復(fù)制時(shí)二聚體對(duì)應(yīng)鏈空缺，堿基隨機(jī)添補(bǔ)發(fā)生突變。胸腺嘧啶二聚體胸腺嘧啶胸腺嘧啶紫外線(xiàn)誘變物理誘變(physicalinduction)

5溴尿嘧啶(5BU)與T類(lèi)似，多為酮式構(gòu)型。間期細(xì)胞用酮式5BU處理，5BU能插入DNA取代T與A配對(duì)；插入DNA后異構(gòu)成烯醇式5BU與G配對(duì)。兩次DNA復(fù)制后,使A/T轉(zhuǎn)換成G/C，發(fā)生堿基轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生基因突變?；瘜W(xué)誘變(chemicalinduction)堿基類(lèi)似物(baseanalogues)誘變AT5-BUA5-BUAAT5-BU5-BU(烯醇式)

(酮式)GGC1.生物變異的根本來(lái)源，為生物進(jìn)化提供了最初的原始材料,能使生物的性狀出現(xiàn)差別，以適應(yīng)不同的外界環(huán)境，是生物進(jìn)化的重要因素之一。2.致病突變是導(dǎo)致人類(lèi)遺傳病的病變基礎(chǔ)?；蛲蛔兊囊饬x概述：腫瘤細(xì)胞惡性增殖特性（一）腫瘤細(xì)胞失去了生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的反饋抑制正常細(xì)胞受損,一旦恢復(fù)原狀，細(xì)胞就會(huì)停止增殖，但是腫瘤細(xì)胞不受這一反饋機(jī)制抑制。（二）腫瘤細(xì)胞失去了細(xì)胞分裂的接觸抑制。正常細(xì)胞體外培養(yǎng)，相鄰細(xì)胞相接觸，長(zhǎng)在一起，細(xì)胞就會(huì)停止增殖，而腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)滿(mǎn)培養(yǎng)皿后，細(xì)胞可以重疊起生長(zhǎng)。（三）腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出比正常細(xì)胞更低的營(yíng)養(yǎng)要求。（四）腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)有一種自分泌作用，自己分泌生長(zhǎng)需要的生長(zhǎng)因子和調(diào)控信號(hào),促進(jìn)自身的惡性增殖。Whatisoncogene?癌基因——是基因組內(nèi)正常存在的基因，其編碼產(chǎn)物通常作為正調(diào)控信號(hào)，促進(jìn)細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)。癌基因的突變或表達(dá)異常是細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化（癌變）的重要原因。——凡是能編碼生長(zhǎng)因子、生長(zhǎng)因子受體、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子以及與生長(zhǎng)有關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子等的基因。如何發(fā)現(xiàn)癌基因的呢?11910年，洛克菲勒研究院一個(gè)年輕的研究員Rous發(fā)現(xiàn)，雞肉瘤細(xì)胞裂解物在通過(guò)除菌濾器以后，注射到正常雞體內(nèi)，可以引起肉瘤，首次提出雞肉瘤可能是由病毒引起的。0.2m孔徑細(xì)菌過(guò)不去但病毒可以通過(guò)從病毒癌基因到細(xì)胞原癌基因的研究歷程：Roussarcomavirus,RSVthefirstcancer-causingretrovirus1958年，Stewart和Eddy分離出一種病毒，注射到小鼠體內(nèi)可以引起肝臟、腎臟、乳腺、胸腺、腎上腺等多種組織器官的腫瘤，因而把這種病毒稱(chēng)為多瘤病毒。50年代末、60年代初，癌病毒研究成了一個(gè)極具想像力的研究領(lǐng)域，主流科學(xué)家開(kāi)始進(jìn)入癌病毒研究領(lǐng)域polyomavirus這期間，Temin發(fā)現(xiàn)RSV有不同亞型，且引起細(xì)胞惡變程度不同，推測(cè)RNA病毒將其遺傳信息傳遞給了正常細(xì)胞的DNA。這與Crick提出的中心法則是相違背的讓事實(shí)屈從于理論還是堅(jiān)持基于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果？VSTemin發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，1975年獲諾貝爾獎(jiǎng)TeminCrickTemin的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而巧妙：將合成DNA所需的“原料”，即A、T、C、G四種脫氧核苷酸，與破壞了外殼的RSV一起在體外40℃的條件下溫育一段時(shí)間結(jié)果在試管里獲得了一種新合成的大分子，它不能被RNA酶破壞，但卻可以被DNA酶所分解，證明這種新合成的大分子是DNA用RNA酶預(yù)先破壞RSV的RNA，再重復(fù)上述的試驗(yàn)，則不能獲得這種大分子，說(shuō)明這個(gè)DNA大分子是以RSV的RNA為模板合成的1969年，一個(gè)日本學(xué)者里子水谷來(lái)到Temin的實(shí)驗(yàn)室，這是一個(gè)非常擅長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)的年輕科學(xué)家。按Temin的設(shè)想，他們開(kāi)始尋找RSV中存在“逆轉(zhuǎn)錄酶”的證據(jù)DNA

RNA

ProteinTranscriptionTranslationReplicationReplicationRe-Transcription修正中心法規(guī)據(jù)說(shuō)，1975年Temin因發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶而獲諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)，Bishop懊惱不已，因?yàn)樵缭?969年他就認(rèn)為T(mén)emin的RNADNA的“前病毒理論”有可能是正確的，并且也進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)，但不久由于資深同事的規(guī)勸而放棄了這方面的努力。但Bishop馬上意識(shí)到：逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)為逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌的研究提供了一條新途徑。一個(gè)RSV，三個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)！??！1989年，UCSF的Bishop和Varmus根據(jù)逆轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制機(jī)制發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞癌基因，并獲諾貝爾獎(jiǎng)。Cellularoncogene啟示：Perutz說(shuō):“科學(xué)創(chuàng)造如同藝術(shù)創(chuàng)造一樣，都不可能通過(guò)精心組織而產(chǎn)生”Bishop說(shuō):“許多人引以為豪的是一天工作16小時(shí)，工作安排要以分秒計(jì)……可是工作狂是思考的大敵，而思考則是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵”P(pán)erutzsharedthe1962NobelPrizeforChemistrywithJohnKendrew,fortheirstudiesofthestructuresofhemoglobinandglobularproteins科學(xué)的本質(zhì)和藝術(shù)一樣，都需要直覺(jué)和想像力請(qǐng)給自己一些思考的時(shí)間吧！癌基因的分類(lèi)目前對(duì)癌基因尚無(wú)統(tǒng)一分類(lèi)的方法，一般有下面3種分類(lèi)方法：一、按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分（6）類(lèi)（一）src癌基因家族（二）ras癌基因家族（三）sis癌基因家族（四）myc癌基因家族（五）myb癌基因家族（六）其它：如fos，erb－A等。三、按細(xì)胞增殖調(diào)控蛋白特性分成（4）類(lèi)（一）生長(zhǎng)因子（二）受體類(lèi)（三）細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)換器（四）細(xì)胞核因子二、按產(chǎn)物功能分（8）類(lèi)（一）生長(zhǎng)因子類(lèi)（二）酪氨酸蛋白激酶（三）膜相關(guān)G蛋白（四）受體，無(wú)蛋白激酶活性（五）胞質(zhì)絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶（六）胞質(zhì)調(diào)控因子（七）核反式調(diào)控因子（八）其它:db1、bcl－2癌基因產(chǎn)物參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

胞外信號(hào)作用于膜表面受體→胞內(nèi)信使物質(zhì)的生成便意味著胞外信號(hào)跨膜傳遞的完成。胞內(nèi)信使至少有：cAMP（環(huán)磷酸腺苷）IP3（三磷酸肌醇）PG（前列腺素）cGMP（環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷）DG（二?；视停〤a2＋（鈣離子）CAM（鈣調(diào)素）主要機(jī)制是通過(guò)蛋白激酶活化引起底物蛋白一連串磷酸化的生物信號(hào)反應(yīng)過(guò)程,跨膜機(jī)制涉及到：（一）質(zhì)膜上cAMP信使系統(tǒng)（二）質(zhì)膜上肌醇脂質(zhì)系統(tǒng)這兩個(gè)系統(tǒng)都是由受體鳥(niǎo)苷酸調(diào)節(jié)蛋白（GTP-regulatoryprotein，G蛋白）和效應(yīng)酶（腺苷酸環(huán)化酶磷脂酶等）組成，有相似的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程：即受體活化后引起GTP與不同G蛋白結(jié)合活化和抑制效應(yīng)酶從而影響胞內(nèi)信使產(chǎn)生而發(fā)生不同的調(diào)控效應(yīng)。（三）受體操縱的離子通道系統(tǒng)（四）受體酪氨酸蛋白激酶的轉(zhuǎn)導(dǎo)

（一）獲得性基因病

(acquiredgeneticdisease)例如：病毒感染激活原癌基因癌基因活化的機(jī)制

（二）染色體易位和重排使無(wú)活性的原癌基因轉(zhuǎn)位至強(qiáng)啟動(dòng)子或增強(qiáng)子附近而被活化。與基因脆性位點(diǎn)相關(guān)。（三）基因擴(kuò)增（四）點(diǎn)突變?nèi)?、癌基因的產(chǎn)物與功能（一）癌基因產(chǎn)物作用的一般特點(diǎn)1.目前發(fā)現(xiàn)c-onc均為結(jié)構(gòu)基因.2.癌基因產(chǎn)物可分布在膜質(zhì)核也可分泌至胞外.（二）癌基因產(chǎn)物分類(lèi)1.細(xì)胞外生長(zhǎng)因子：TGF-b2.跨膜生長(zhǎng)因子受體:MAPK3.細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子:Gprotein/Ras4.核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子