操作系统--进程管理（Processing management）

一、进程的组成

进程通常由程序、数据和进程控制块（Process Control Block，PCB）组成。

二、 进程的状态以及状态切换

　　进程执行时的间断性决定了进程可能具有多种状态，最基本的三种状态如下

　　① 就绪状态，当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU，就可以立即运行，进程这时的状态称为就绪状态。在一个系统中可能多个进程处于就绪状态，通常将它们排成一个队列，称为就绪队列。

　　② 执行状态，进程已获得CPU，其程序正在执行。在单处理机系统中，只有一个进程处于执行状态，在多处理机系统中，则有多个进程处于执行状态。

　　③ 阻塞状态，处于执行状态的线程由于发生某事件而暂停无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态，此时进程的状态称为阻塞状态，或等待状态或封锁状态。如IO请求，申请缓存空间等，处于阻塞状态的进程也会排成一个队列，可能还会根据不同的阻塞原因排成多个队列。

　　说明：上图表示三种基本状态之间的相互转化。

　　除了上述三种基本状态外，在一些系统中，新增了挂起状态，引入挂起状态的原因如下

　　① 终端用户的请求，当终端用户在自己的程序运行期间发现有可疑问题时，希望暂时使自己的程序静止下来，即使正在执行的进程暂停执行；若此时用户进程正处于就绪状态而未执行，则该进程暂不接受调度，以便用户研究其执行情况或对程序进行修改，这种状态就称为挂起状态。

　　② 父进程请求，有时父进程希望挂起自己的某个子进程，以便考查和修改该子进程，或者协调各子进程间的活动。

　　③ 负荷调节的需要，当实时系统中的工作负荷较重，已可能影响到对实时任务的控制时，可由系统把一些不重要的进程挂起，以保证系统能够正常运行。

　　④ 操作系统的需要，操作系统有时希望挂起某些进程，以便检查运行中的资源使用情况或进行记账。

　　引入了挂起状态后，又增加了如下几种状态的转化

　　① 活动就绪->静止就绪，当进程处于未被挂起的就绪状态时，称为活动就绪状态；当挂起时，变为静止就绪状态，处于静止就绪状态的进程不接受调度。

　　② 活动阻塞->静止阻塞，当进程处于未被挂起的阻塞状态时，称为活动阻塞状态；当挂起时，变为静止阻塞状态，处于该状态的进程在其所期待的事件发生后，将从静止阻塞变为静止就绪。

　　③ 静止就绪->活动就绪，使用激活原语激活。

　　④ 静

止阻塞->活动阻塞，使用激活原语激活。

　　为了进程的管理，还存在着两种常见的状态，即创建状态和终止状态。

　　① 创建状态，创建一个进程一般需要两步。首先，为一个新进程常见PCB，并填写必要的管理信息；其次，把该进程转入就绪状态并插入就绪队列之中。当创建一个新进程时，系统为其分配了PCB，填写了进程标志等信息，但由于该进程所必需的资源或其他信息（如内存）尚未分配等，此时，进程虽拥有了PCB，但是其自身却未进入内存，即创建工作尚未完成，此时进程还不能被调度运行，其所处的状态就是创建状态。

　　② 终止状态，进程的终止也需要两步。首先，等待操作系统进行善后处理，其次，将其PCB清零，并将PCB空间返回给操作系统。进入终止状态的进程以后不能再执行，但是在操作系统中任然保留一个记录，其中保存状态码和一些计时统计数据，供其它进程收集，一旦其它进程完成对终止状态进程的信息提取后，操作系统将删除该进程。

　　说明：上述为七种状态之间的转化。

三、进程间的通信

1.互斥

2.同步

3.信号量

PV操作

管程

4.死锁