【搞定操作系统】---《操作系统精髓与设计原理》读书笔记：第 3 章：进程描述和控制

约定不等于承诺〃 2022-04-23 02:26 273阅读 0赞

## **本文目录：** ##

**一、什么是进程**

1.1  背景

1.2  进程和进程控制块

**二、进程状态**

2.1  两状态进程模型

2.2  进程的创建和终止

2.3  五状态模型

2.4  被挂起的进程

**三、进程描述**

3.1  操作系统的控制结构

3.2  进程控制结构

**四、进程控制**

4.1  执行模式

4.2  进程创建

4.3  进程切换

**五、操作系统的执行**

5.1  无进程内核

5.2  在用户进程中执行

5.3  基于进程的操作系统

**六、安全问题**

**七、UNIX SVR4 进程管理**

**八、总结**

--------------------

# 一、什么是进程 #

## 1.1  背景 ##

开发操作系统是为了给应用程序提供一个方便、安全和一致的接口。操作系统是计算机硬件和应用程序之间的一层软件，对应用程序和工具提供支持。

目标：**资源对多个应用程序是可用的；物理处理器在多个应用程序间切换以保障所有程序都在执行中；处理器和 IO 设备 能得到充分利用。**

所有现代操作系统采用的方法都是依据对应于一个或多个进程存在的应用程序执行的一种模型。

## 1.2  进程和进程控制块 ##

进程的几种定义：

> **1、正在执行的程序；**
> 
> **2、正在计算机上执行的程序实例；**
> 
> **3、能分配给处理器并由处理器执行的实体；**
> 
> **4、具有以下特征的活动单元：一组指令序列的执行、一个当前状态和相关的系统资源集。 **

进程的两个基本元素：**程序代码**和代码相关联的**数据集**。

在执行进程时，进程可以唯一的表征为以下元素：标示符，状态，优先级，程序计数器，内存指针，上下文数据，IO 状态信息，记账信息。上述的列表信息被存放在一个称为**进程控制块**的数据结构中，该控制块由操作系统创建和管理。进程控制块包含了充分的信息，这样就可以中断一个进程的执行，并且在后来恢复执行进程时就好像进程未被中断过一样。进程控制块是操作系统能够支持多进程和提供多重处理技术的关键工具。

**进程被中断时，操作系统会把程序计数器和处理器寄存器（上下文数据）保存到进程控制块中的相应位置，进程状态也被改变为其他的值，例如阻塞态或就绪态。现代操作系统可以自由的把其他进程设置为运行态，把其他进程的程序计数器和进程上下文数据加载到处理器寄存器中，这样其他进程就可以开始执行。**

可以说，**进程是由程序代码、相关数据、进程控制块组成的。 **

--------------------

# 二、进程状态 #

**对一个被执行的程序，操作系统会为该程序创建一个进程或任务**。从处理器的角度看，它在指令序列中按某种顺序执行指令，这个顺序根据程序计数器的寄存器中不断变化的值来指示，程序计数器可能指向不同进程中不同部分的程序代码。从程序自身角度看，它的执行涉及程序中的一系列指令。

## 2.1  两状态进程模型 ##

一个进程或者正在执行，或者没有执行。

当操作系统创建一个新进程时，它将该进程以未运行态加入到系统中，操作系统知道这个进程是存在的，并且正在等待执行机会。当前正在运行的进程不时被中断，操作系统中的分派器部分将选择一个新的进程运行。

必须有一些与进程相关的信息，包括进程在内存中的当前状态和位置，及进程控制块。未运行的进程必须保持在某种类型的队列中，并等待他们的执行时机。分派器从队列中选择一个进程来执行。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

如上图所示的结构，结构中有个队列，队列中的每一项都指向某个特定进程的指针，或队列可以由数据块构成的链表组成，每个数据块表示一个进程。

## 2.2  进程的创建和终止 ##

进程的生存期围绕着进程的创建和终止。

*  ### 进程的创建 ###

当一个新进程添加到那些正在被管理的进程集合中去时，操作系统需要建立用于管理该进程的数据结构，并在内存中给它分配地址空间。

通常有 4 个事件会导致创建一个进程：

> 1、在批处理环境中，作业提交时会创建进程；
> 
> 2、交互登陆：终端用户登陆到系统；
> 
> 3、操作系统因为提供一项服务而创建；
> 
> 4、由现有的进程派生。

传统的，操作系统创建进程的方式对用户和应用程序都是透明的。但是，当操作系统为另一个进程显式请求创建一个进程时，这个动作称为进程派生。**当一个进程派生另一个进程时，前一个称为父进程，被派生的进程称为子进程。**在典型情况下，相关进程需要互相之间的通信合作。

*  ### 进程的终止 ###

进程可以被创建它的进程终止，或当父进程终止时而终止。导致进程终止的原因有：正常完成、超过时限、无可用内存、越界、算术错误、时间超出、I/O失败、无效指令、特权指令、数据误用、父进程终止、父进程请求等等。

## 2.3  五状态模型 ##

队列是“先进先出”的表，对于可运行的进程处理器是一种**轮转**方式操作（依次给队列中的每个进程一定的执行时间，然后进程返回队列，阻塞情况除外）。

因为，存在一些处于非运行状态但已经就绪等待执行的进程，而同时存在另外的一些处于阻塞状态等待I/O操作结束的进程。因此，如果使用单个队列，分派器不能只考虑选择队列中最老的进程，相反，它应该扫描这个列表，查找那些未被阻塞且在队列中时间最长的进程。

解决这种情况的一种比较自然的方法是将非运行状态分成两个状态：就绪（ready）和阻塞（blocked）。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

> **1、运行态：**该进程正在执行；
> 
> **2、就绪态：**进程做好了准备，只要有机会就开始执行；
> 
> **3、阻塞/等待态：**进程在某些事件发生前不能执行，如 I/O 操作完成；
> 
> **4、新建态：**刚刚创建的进程，操作系统还没有把它加入到可执行进程组中。通常进程控制块已经创建但还没有加载到内存中的新进程；
> 
> **5、退出态：**操作系统从可执行进程组中释放出的进程，或者是因为它自身停止了，或者是因为某种原因被取消。

新建态：操作系统可能基于性能或内存局限性的原因，限制系统中的进程数量。当进程处于新建态时，操作系统所需要的关于该进程的信息保存在内存的进程表中，但进程自身还未进入内存，就是即将执行的程序代码不在内存中，也没有为与这个程序相关的数据分配空间。当进程处于新建态时，程序保留在外存中，通常是磁盘中。

进程状态之间的转换如下所示：

> **1、新建 ---> 就绪：**操作系统准备好再接纳一个进程时，把一个进程从新建态转换到就绪态；
> 
> **2、就绪 ---> 运行：**需要选择一个新进程运行时，操作系统会选择一个处于就绪态的进程，这是调度器或分派器的工作；
> 
> **3、运行 ---> 退出：**如果当前正在运行的进程表示自己已经完成或取消，则它将被操作系统终止；
> 
> **4、运行 ---> 就绪：**正在执行的进程到达了“允许不中断执行”的最大时间段、优先级高的线程进入就绪状态等；
> 
> **5、运行 ---> 阻塞：**如果进程请求它必须等待的某些事件，则进入阻塞状态；
> 
> **6、阻塞 ---> 就绪：**当所等待的事件发生时，处于阻塞态的进程转换到就绪态；
> 
> **7、就绪 ---> 退出：**父进程可以在任何时刻终止一个子进程。如果一个父进程终止，与该父进程的所有子进程都将被终止。

*  ### 排队模型 ###

![20190123211504212.png][]

如上图所示，给出了可能实现的排队规则，有两个队列：**就绪队列**和**阻塞队列**。

进入系统的每个进程被放置在就绪队列中，当操作系统选择另一个进程运行时，就将从就绪队列中选择。对于没有优先级的方案，这可以是一个简单的先进先出队列。当一个正在运行的进程被移除处理器时，它根据情况或者被终止，或者被放置在就绪或阻塞队列中。最后，当一个事件发生时，所有位于阻塞队列中等待这个事件的进程都被转换到就绪队列中。

但是，上面这种方案意味着**当一个事件发生时，操作系统必须扫描整个阻塞队列，搜索那些等待该事件的进程。在大型操作系统中，队列中可能有几百甚至几千个进程，因此，拥有多个队列将会很有效，一个事件可以对应一个队列。那么当事件发生时，相应队列中的所有进程都转换到就绪态。**多条阻塞队列的模型如下图所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

最后一种改进是：如果按照优先级方案分派进程，维护多个就绪队列（每个优先级一个队列）将会带来很多便利。操作系统可以很容易地确定哪个就绪进程具有最高的优先级且等待时间最长。

## 2.4  被挂起的进程 ##

计算机中由于 I/O 活动比计算速度慢很多，因此在单道程序系统中的处理器在大多数时候是空闲的。在这种情况下，内存保存有多个进程，当一个进程正在等待时，处理器可以转移到另一个进程，但是处理器比 I/O 要快的多，**以至于内存中所有的进程都在等待 I/O 的情况很常见。因此，即使是多道程序设计，大多数时候处理器仍然可能处于空闲状态。**

解决上诉问题的方法：**交换**

交换：把内存中某个进程的一部分或者全部移到磁盘中。当内存中没有处于就绪状态的进程时，操作系统就把被阻塞的进程换出到磁盘中的“挂起队列”，这是暂时保存从内存中被“驱逐”出的进程队列，或者说是被挂起的进程队列。操作系统在此之后取出挂起队列中的一个进程，或者接受一个新进程的请求，将其纳入内存中运行。

“交换”是一个 I/O 操作，因而也可能使问题更加恶化。但是由于磁盘 I/O 一般是系统中最快的 I/O（相对于磁带或者打印机 I/O），所以交换通常会提高性能。

为使用前面的交换，我们需要在进程行为模型中增加一个挂起状态，如下图所示：

![20190123220245663.png][]

当内存中的所有进程都处于阻塞状态时，操作系统可以把其中的一个进程置于挂起状态，并将它转移到磁盘，内存中释放的空间可被调入的另一个进程使用。

当操作系统已经执行了一个换出操作，它可以有两种将一个进程取到内存中的选择：可以接纳一个新创建的进程，或调入一个以前被挂起的进程。显然，通常比较倾向于调入一个以前被挂起的进程，给它提供服务，而不是增加系统中的负载总数。

但是，这个推理也带来了一个难题，所有已经挂起的进程在挂起时都处于阻塞态。显然，这时把被阻塞的进程取回内存是没有意义，因为它仍然没有准备好执行。但是，考虑到挂起状态的每个进程最初是阻塞在一个特定的事件上，当这个事件发生时，进程就不再阻塞了，可以继续执行。

因此，我们需要重新考虑设计方式。这里有两个独立的概念：**进程是否在等待一个事件（阻塞与否）以及进程是否已经换出内存（挂起与否）。为适应这种 2 x 2 的组合，需要 4 个状态：**

> **1、就绪态：进程在内存中并可以执行；**
> 
> **2、阻塞态：进程在内存中并等待一个事件；**
> 
> **3、阻塞 / 挂起态：进程在外存中并等待一个事件；**
> 
> **4、就绪 / 挂起态：进程在外存中，但是只要被载入内存就可以执行。**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

下面看下，新加入的这几个状态之间的转换：

> **1、阻塞 ---> 阻塞/挂起**：如果没有就绪进程，则至少一个阻塞进程被换出，为另一个没有阻塞的进程让出空间；
> 
> **2、阻塞/挂起 ---> 就绪/挂起**：如果等待的事件发生了，则处于阻塞/挂起状态的进程可以转换到就绪/挂起状态；
> 
> **3、就绪/挂起 ---> 就绪**：如果内存中没有就绪状态进程，操作系统需要调入一个进程继续执行；
> 
> **4、就绪 ---> 挂起/就绪**：通常，操作系统更倾向于挂起阻塞态进程而不是就绪态进程，因为就绪态进程可以立即执行，而阻塞态进程占用了内存空间但不能执行。但是如果释放内存以得到足够空间的唯一方法是挂起一个就绪进程，那么这种转换也是必需的；
> 
> **5、新建 ---> 就绪/挂起以及新建 ---> 就绪**：当创建一个新进程，该进程或者加入到就绪队列或者加入到就绪/挂起队列中；
> 
> **6、阻塞/挂起 ---> 阻塞**：一个进程终止，释放了一些内存空间，阻塞/挂起队列中有一个进程比就绪/挂起队列中的任何进程的优先级都要高，并且操作系统有理由相信阻塞进程的事件很快就会发生，这时，把阻塞进程而不是就绪进程调入内存是合理的；
> 
> **7、运行 ---> 就绪/挂起**：通常当分配给一个运行进程的时间期满时，它将转换到就绪态。但是，如果由于位于阻塞/挂起队列的具有较高优先级的进程变得不再被阻塞，操作系统抢占这个进程，也可以直接把这个运行进程转换到就绪/挂起队形中，并释放一些内存空间；

一个不在内存中的进程，不论它是否在等待一个时间，都不能立即执行。

父进程可能会希望挂起一个后代进程。挂起进程的活动都是由最初请求挂起的代理请求的。

*  **导致进程被挂起的原因**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

--------------------

# 三、进程描述 #

操作系统控制计算机系统内部的事件，它为处理器执行进程而进行**调度**和**分派**，给进程分配资源，并响应用户程序的基本服务请求。因此，我们可以把操作系统视为管理系统资源的实体。

**那么，操作系统为了控制进程和管理资源需要哪些信息呢？**

## 3.1  操作系统的控制结构 ##

操作系统为了管理进程和资源，必须掌握关于每个进程和资源当前状态的信息。普遍使用的方法是：操作系统构造并维护它所管理的每个实体的信息表。操作系统需要维护 4 种不同类型的表：**内存、I/O、文件和进程**。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

**内存表：**内存的某些部分为操作系统保留，剩余的部分是进程可以使用的，保存在外存中的进程使用某种类型的虚拟内存或简单的交换机制。

**IO 表：**操作系统使用 IO 表管理计算机系统中的 IO 设备和通道。在任何给定的时刻，一个 IO 设备或者是可用的，或者是已分配给某个特定的进程。

**文件表：**操作系统还维护着文件表，这些表提供关于文件是否存在。文件在外存中的位置、当前状态和其他属性信息。

**进程表：**操作系统为例管理进程必须维护进程表。内存、IO 和文件时代表进程而被管理的，因此进程表中必须有对这些资源的直接或间接引用。

## 3.2  进程控制结构 ##

**操作系统在管理和控制进程时，首先必须知道进程的位置，然后它必须知道在管理时所必须的进程属性（如进程ID、进程状态）。**

*  ### **进程位置** ###

进程的物理表示：进程最少必须包括一个或一组被执行的程序，与这些程序相关联的是局部变量、全局变量和任何已定义常量的数据单元。

因此，一个进程至少包括足够的内存空间，以保存该进程的程序和数据；此外，程序的执行通常涉及用于跟踪过程调用和过程参数传递的栈。最后，与每个进程相关联的还有操作系统用于控制进程的许多属性，通常，**属性的集合称作：进程控制块。程序、数据、栈和属性的集合称做：进程映像。**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

*  ### 进程属性 ###

**可以把进程控制块信息分成三类：进程标识信息、处理器状态信息、进程控制信息。**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

*  ### 进程控制块的作用 ###

当进程互相之间进行通信时，进程标识符可用于通知操作系统某一特定通信的目标；当允许进程创建其他进程时，标识符可用于致命每个进程的父亲进程和后代进程。

**进程控制块是操作系统中最重要的数据结构。**每个进程控制块包含操作系统所需要的关于进程的所有信息。操作系统中的很多例程都需要访问进程控制块中的信息，直接访问这些表并不难，每个进程都有一个唯一的 ID 号，可用做进程控制块指针表的索引。

--------------------

# 四、进程控制 #

## 4.1  执行模式 ##

**非特权态常称为用户态，这是因为用户程序通常在该模式下运行。特权态可称为系统态或内核态。**

**使用两种模式的原因是很显然的，它可以保护操作系统和重要的操作系统表（如进程控制块）不受用户程序的干涉。**在内核态下，软件具有对处理器及所有指令、寄存器和内存的控制能力，这一级的控制对用户程序不是必需的，并且为了安全起见也不是用户程序可访问的。

**程序状态字**中有一位表示执行模式，这一位应某些事件的要求而改变。在典型情况下，当用户调用一个操作系统服务或 中断触发系统例程 的执行时，**执行模式被设置成内核态**；当从系统服务返回到用户进程时，执行模式被设置为用户态。

## 4.2  进程创建 ##

一旦操作系统决定基于某种原因创建一个新进程，它就可以按以下步骤继续进行：

> **1、给新进程分配一个唯一的进程标识符。**此时，在主进程表中增加一个新表项，表中的每个新表项对应着一个进程。
> 
> **2、给进程分配空间。**这包括进程映像中的所有元素；
> 
> **3、初始化进程控制块。**处理器状态信息部分大多数项目初始化为0、默认最低优先级、初始化为就绪或就绪/挂起；
> 
> **4、设置正确的连接。**例如：如果操作系统把每个调度队列都保存成链表，则新进程必须放置在就绪或就绪/挂起链表中；
> 
> **5、创建或扩充其他数据结构。**例如：操作系统可能为每个进程保存着一个记账文件，可用于编制账单和进行性能评估。

## 4.3  进程切换 ##

进程切换的功能：在某一时刻，一个正在运行的进程被中断，操作系统指定另一个进程为运行态，并把控制权交给这个进程。

但这会引发若干问题：

>  *  **什么事件触发进程的切换？**
>  *  **模式切换和进程切换之间的区别？**
>  *  **为实现进程切换，操作系统必须对它控制的各种数据结构做些什么？**

*  ### 何时切换进程 ###

**进程切换可以在操作系统从当前正在运行的进程中获得控制权的任何时刻发生。**

**操作系统中有两种典型的系统中断：一种称为中断，另外一种称为陷进。**

1、中断，与当前正在运行的进程无关的某种类型的外部事件相关（如完成一次 IO 操作）。控制首先转移给中断处理器，它做一些基本的辅助工作，然后转移到与已经发生的特定类型的中断相关的操作系统例程。

2、陷阱，与当前正在运行的进程所产生的错误或异常条件相关。操作系统确定错误或异常条件是否是致命的。如果是，当前正在运行的进程被转换到退出态，并发生进程切换；如果不是，操作系统的动作取决于错误种类和操作系统的设计（试图恢复或通知用户），操作系统可能会进行一次进程切换或者继续执行当前正在运行的进程。

![20190124090431867.png][]

*  ### 模式切换 ###

在中断阶段，处理器检查是否发生了任何中断，这通过中断信号来表示。如果没有未处理的中断，处理器继续取指令周期，即取当前进程中的下一条指令；如果存在一个未处理的中断，处理器需要做以下工作：

> **1、把程序计数器置成中断处理程序的开始地址；**
> 
> **2、从用户态切换到核心态，使得中断处理代码可以包含有特权的指令。**

处理器在继续取指阶段，并取中断处理程序的第一条指令，它将给中断提供服务。此时，**被中断的进程上下文保存在被中断程序的进程控制块中。**

那么，保存的上下文环境包括什么？---> 答案是：它必须包括所有中断处理可能改变的信息和恢复被中断程序时所需要的信息。因此必须保存称做处理器状态信息的进程控制块部分，这包括程序计数器、其他处理器寄存器和栈信息。

*  ### 进程状态的变化 ###

发生模式切换可以不改变正处于运行态的进程状态，在这种情况下，保存上下文环境和以后恢复上下文环境之需要很少的开销。但是，如果当前正在运行的进程被转换到另一个状态（就绪，阻塞等），则操作系统必须使其环境产生实质性的变化。因此，进程切换涉及状态变化，因而比模式切换需要做更多的工作。

完整的进程切换步骤如下：

> 1、保存处理器上下文环境，包括程序计数器和其他寄存器；
> 
> 2、更新当前处于运行态进程的进程控制块，包括将进程的状态改变到另一状态（就绪态、阻塞态、就绪/挂起态或退出态）。还必须更新其他相关领域，包括离开运行态的原因和记账信息；
> 
> 3、将进程的进程控制块移动到相应队列（就绪、在事件 i 处阻塞、就绪/挂起）；
> 
> 4、选择另一个进程执行；
> 
> 5、更新所选择进程的进程控制块，包括将进程的状态变为运行态；
> 
> 6、更新内存管理的数据结构；
> 
> 7、恢复处理器在被选择的进程最近一次切换出运行状态时的上下文环境，这可以通过载入程序计数器和其他寄存器以前的值来实现。

--------------------

# 五、操作系统的执行 #

操作系统与普通的计算机软件以同样的方式运行，也就是说，它也是由处理器执行的一个程序。

操作系统经常释放控制权，并且依赖于处理器恢复控制权。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

## 5.1  无进程内核 ##

操作系统可以完成保存进程环境的功能，并继续调度和分派另一个进程。

其关键点是，进程的概念仅使用于用户程序，操作系统代码作为一个在特权模式下工作的独立实体被执行。

## 5.2  在用户进程中执行 ##

常见的方法实际上是在用户进程的上下文中执行几乎所有操作系统软件。

其观点是，操作系统从根本上说是用户调用的一组例程，在用户进程环境中执行，用于实现各种功能。操作系统代码和数据位于共享地址空间中，被所有的用户进程共享。

当发生一个中断、陷阱或系统调用时，处理器被至于内核态，控制权交给操作系统。为了将控制权从用户程序转交给操作系统，需要保存模式上下文环境并进行模式切换，然后切换到一个操作系统例程，但此时仍然是在当前用户进程中继续执行。因此，不需要执行进程切换，仅在同一个进程中进行模式切换。如果操作系统完成其操作后，确定需要继续运行当前进程，则进行一次模式切换，在当前进程中恢复被中断的程序。如果确定需要发生进程切换而不是返回到先前执行的程序，则控制权被转换给进程切换例程。

在用户进程中执行的代码是共享的操作系统代码。基于用户态和内核态的概念，即使操作系统例程在用户进程环境中执行，用户也不能篡改或干涉操作系统例程。

在一个进程中，用户程序和操作系统程序都有可能执行。而在不同用户进程中执行的操作系统程序是相同的。

## 5.3  基于进程的操作系统 ##

即把操作系统作为一组系统进程来实现。主要的内核函数被组织成独立的进程，同样，还可能有一些在任何进程之外执行的程序切换代码。

把操作系统作为一组进程实现，在多处理器或多计算机环境中都是十分有用的，这时一些操作系统服务可以传送到专用处理器中执行，以提高性能。

--------------------

# 六、安全问题 #

操作系统对于每个进程都关联了一套权限。这些权限规定了进程可以获取哪些资源，包括内存区域、文件和特权系统指令等。典型的是，一个进程的运行代表着一个用户拥有操作系统认证的权限。

--------------------

# 七、UNIX SVR4 进程管理 #

UNIX 区分内存中运行就绪态和被抢占态这两个状态。

只有当进程准备从内核态移动到用户态时才可能发生抢占，进程在内核态下运行时是不会被抢占的。

UNIX 中有两个独特的进程。进程 0 是一个特殊的进程，是在系统启动时创建的。实际上，这是预定义的一个数据结构，在启动时刻被加载，是交换进程。此外进程 0 产生进程 1，称为出事进程，进程 1 是系统中所有其他进程的祖先。当新的交互用户登陆到系统时，进程 1 为该用户创建一个用户进程。随后，用户进程可以创建子进程，从而构成一棵分支树。因此，任何程序都是由一组相关联进程组成的。

进程描述：用户级上下文、寄存器上下文、统级上下文。

进程控制：UNIX中 的进程创建时通过内核系统调用 fork() 实现的。

--------------------

# 八、总结 #

现代操作系统中最基本的构建是进程，操作系统的基本功能是创建、管理和终止进程。当进程处于活跃状态时，操作系统必须设法使每个进程都分配到处理器执行时间，并协调它们的活动，管理有冲突的请求，给进程分配系统资源。

为执行进程管理功能，操作系统维护着对每个进程的描述，或者成为进程映像，它包括执行进程的地址空间和一个进程控制块。进程控制块含有操作系统管理进程所需要的所有信息，包括它的当前状态、分配给它的资源、优先级及其他相关数据。

在整个生命周期中，进程总是在一些状态之间转换。最重要的状态有就绪态、运行态和阻塞态。一个就绪态进程是指当前没有执行但已做好执行准备的进程，只要操作系统调度到它就可以立即执行；运行态进程是指当前正在被处理器执行的进程，在多处理器系统中，会有多个进程处于这种状态；阻塞态进程正在等待某一事件的完成，如一次 IO 操作。

一个正在运行的进程可被一个在进程外发生且被处理器识别的中断事件打断，或者被执行操作系统的系统调用打断。不论哪种情况，处理器都执行一次模式切换，把控制转交给操作系统例程。操作系统在完成必须的操作后，可以恢复被中断的进程或切换到别的进程。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220323/dbc541f7b443417aac97825f1dc7fca3.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220323/17d5ca2ecb444837b57040df425b9afe.png
[20190123211504212.png]: /images/20220323/0f4b3e4c609f449f8de9df46bf2ec4e1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220323/82cc31df6cfb484da92d963a4b924356.png
[20190123220245663.png]: /images/20220323/fb53f952b3ea447b96179943b7d594d8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220323/876c6cb0bef94bc5b64655b02ca04e8d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220323/24fec1dfa9604b67b1397816b0b8eae8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20220323/b83bf54e2a954f21ae557370ee851a6d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20220323/193d1d11f4b540c0b6d1087190015a76.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20220323/5930397e8a224c6c9c3604146a7a0c67.png
[20190124090431867.png]: /images/20220323/cea55fe258264110baaaed0f35b18743.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Bjd2wxMjA2_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20220323/6a7987d02dce4af480d04bd452aa24bc.png