专业网站制作公司招聘,建站之星破解版手机,带后台的网站开发运营成本,禹州市门户网站建设多进程图像操作系统记录进程#xff0c;并按照合理的次序交替推进(分配资源#xff0c;不断调度)#xff0c;提高CPU利用率和程序执行速度#xff0c;这就是操作系统的多进程图像。当操作系统启动时#xff0c;多进程图像就出现了。 在linux内核源码main.c文件中#xff…多进程图像操作系统记录进程并按照合理的次序交替推进(分配资源不断调度)提高CPU利用率和程序执行速度这就是操作系统的多进程图像。当操作系统启动时多进程图像就出现了。 在linux内核源码main.c文件中对操作系统初始化时通过fork()系统调用启动了1号进程进行初始化再启动shell。 在shell中我们输入命令时会再调用fork()启动其他进程。// main.c
if (!fork()) {init();
}// shell
while(1) {scanf(%s, cmd);if (!fork()) {exce(cmd);}wait();
}在windows中我们可以通过任务管理器看到所有进程Linux可以通过输入top或ps命令查看进程这就实现了进程的可视化。组织调度交替执行进程进程队列操作系统会将进程划分成不同的队列并用PCB来记录进程信息。比如有的进程正在执行的队列有的进程在等待被执行的队列有的进程在等待硬盘读取结果的队列还有的进程在已经执行结束的队列。其实跟我们在食堂排队一样一条队伍排队等着打饭一条队伍排队等着打菜一条队伍排队等着打汤。进程状态操作系统通过进程的状态来划分不同的队列。 新建态刚刚被创建分配资源。 就绪态进程已经可以被执行了等待CPU中。 运行态进程正在被CPU执行。 阻塞态进程正在等待磁盘等IO操作完成返回结果。终止态进程执行结束。操作系统对通过状态的不同管理进程将相同状态的进程连接成一个队列通过调度算法不断交替执行进程改变进程状态从而推进多个进程不断向前推进。进程的管理和我们现实生活中处理方式一样比如我们去政府大厅办事不同窗口的工作人员就是CPU。 在机器正在扫码领取排队号的人就处于新建态正在办理业务的人就处于运行态坐在椅子上等的人就处于就绪态而办理业务的时候发现身份证没带去一边等朋友送身份证的人就是阻塞态办理完了的人就处于终止态了。调度算法进程数量远大于CPU数量操作系统就要对进程进行调度如果调度不合理也会导致效率低的问题极端情况下CPU无事可干再比如有的进程比较重要需要优先执行完操作系统还需要将CPU资源优先分配给这类进程。总之一个好的调度算法非常重要这也是很多计算机科学家在不断研究推进的一个课题。最简单的调度算法就是FIFO优先级。 FIFO就是先进先出算法高优先级的先被执行相同优先级下先进入队列的先被执行后进入队列的后执行。其他调度算法有兴趣可以慢慢研究。进程切换进程切换首先修改PCB中的状态值并插入到对应的状态队列中。调用schedule()模块进行切换getNext()可以理解成内部实现了一个调度算法从就绪队列中取出下一个可被执行的进程。PCB信息切换switch_to()就先保存被切换的进程信息再初始化或恢复即将执行的进程信息。代码只是简单描述实际工作非常复杂。 其实对照我们上面的描述先将资源比如寄存器中的值保存到当前进程的PCB中。然后将即将执行的进程信息从PCB中恢复或初始化比如PCB中保存的寄存器值赋值给寄存器。多进程的内存隔离多进程执行过程可能遇到下图这个问题。当进程1使用数据的内存地址是进程2代码的指令地址。 当进程1执行的过程中有可能在0x100地址写入新值导致进程2被破坏无法执行。这个问题解决的办法就是将不同进程使用的内存进行空间分离。因此需要有个中间带进行隔离在进程和物理内存之间引入映射表。 进程使用的内存地址通过映射表转换成物理内存地址从而使不同进程的内存地址进行分离。如下图所示虽然进程1和进程2都使用了内存地址0x100但是通过映射表获取的物理地址分别是0x780和0x1260。操作系统为每个进程的设置的映射表是按照一定映射规则来的具体细节不去研究但是可以保证内存地址空间分离每个进程都在自己的一亩三分地里面执行。就好比南京和福州都有鼓楼区虽然名字一样但是南京和福州空间已经分离了所以各地的人说到鼓楼区并不会冲突。多进程合作进程也可以相互合作但是如果两个进程共同修改使用相同的数据可能会导致数据错乱的问题。比如一个传统模型-生产者消费者模型。生产者进程负责生成数据消费者进程负责使用数据。如下图所示生产者进程生产一个数据count当count10时停止生产数据。消费者进程消费一个数据count--当count0停止消费数据。消费者进程和生产者进程共享了count。由于进程是交替执行有可能生产者进程生产了数据但是count还没有1就切换到了消费者进程导致消费者进程使用的count的值是错误的从而导致合作结果产生错误。如果要解决这个问题就需要保证当一个进程正在使用count时其他进程不会使用。 其他进程只有等到count被释放时才能使用。这就是多进程的锁机制实现进程同步后面会详细说。总结操作系统通过PCB保存进程信息。操作系统根据进程的执行情况设置不同的状态并划分到相应的状态队列中通过调度算法交替切换执行进程。 每个进程通过映射表访问物理内存地址实现了不同进程之间的空间隔离。多进程合作共享数据会可能导致数据不一致等问题通过锁机制实现进程同步合理推进进程顺序。PS: 以上图片来自MOOC的哈工大李老师的操作系统课程李老师的课讲的非常好推荐大家观看学习如果文章有错误之处欢迎指正目前还处于学习阶段。
