进程管理

进程控制块（PCB）

未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。

进程控制块是进程的唯一标志。

PCB是有限的，创建进程需要申请PCB。

进程控制块中的内容：

 

为什么要区分就绪状态和等待状态？

就绪状态是指进程仅缺少处理机，只要获得处理机资源就立即执行；

等待状态是指进程需要其他资源（除了处理机）或等待某一事件。

之所以把处理机和其他资源划分开，是因为在分时系统的时间片轮转机制中，每个进程分到的时间片是若干毫秒。也就是说，进程得到处理机的时间很短且非常频繁，进程在运行过程中实际上是频繁地转换到就绪状态的；而其他资源（如外设）的使用和分配或者某一事件的发生（如I/O操作的完成）对应的时间相对来说很长，进程转换到等待状态的次数也相对较少。这样看来，就绪状态和等待状态是进程生命周期中两个完全不同的状态，显然需要加以区分。

 

进程状态

1、运行状态

进程正在处理机上运行，在单处理机环境下，每一时刻最多只有一个进程处于运行状态。

2、就绪状态

进程已处于准备运行的状态，即进程获得了除处理机之外的一切所需资源，一旦得到处理机即可运行。

3、阻塞状态

进程正在等待某一事件而暂停运行，如等待某资源为可用（不包括处理机）或等待输入\输出完成。即使处理机空闲，该进程也不能运行。

4、创建状态

进程正在被创建，尚未转到就绪状态。创建进程通常需要多个步骤：首先申请一个空白的PCB，并向PCB中填写一些控制和管理进程的信息；然后由系统为该进程分配运行时必需的资源；最后把该进程转入到就绪状态。

5、结束状态

进程正从系统中消失，这可能是进程正常结束或其他原因中断退出运行。当进程需要结束运行时，系统首先必须置该进程为结束状态，然后再进一步处理资源释放和回收等工作。

 

进程状态转换

1、就绪状态→运行状态

处于就绪状态的进程获得了处理机资源。

2、运行状态→就绪状态

时间片用完了让出处理机；

可剥夺操作系统中，优先级更高的进程被调度，正在执行的低优先级进程从运行状态转为就绪状态。

3、运行状态→阻塞状态

进程请求某一资源或等待某一事件的发生。

4、阻塞状态→就绪状态

进程等待的事件到来了（I/O操作结束或中断结束）。

进程控制

进程的创建

子进程可以继承父进程所拥有的资源。

子进程被撤销时，将从父进程那里获得的资源归还给父进程。

撤销父进程时，必须同时撤销其所有的子进程。

创建过程：

1、为新进程分配一个唯一的进程标识号，并申请一个空白的PCB（PCB是有限的）。若PCB申请失败则创建失败。

2、为进程分配资源，为新进程的程序和数据，以及用户栈分配必要的内存空间（在PCB中体现）注意：如果资源不足（比如内存空间），并不是创建失败，而是处于等待状态，等待的是内存这个资源。

3、初始化PCB，主要包括初始化标志信息、初始化处理机状态信息和初始化处理机控制信息，以及设置进程的优先级等。

4、如果进程就绪队列能够接纳新进程，就将新进程插入到就绪队列，等待被调度运行。

进程的终止

正常结束：进程的任务完成和准备退出运行。

异常结束：进程运行时，发生了某种异常事件，使程序无法继续运行。（存储区越界、保护错、非法指令、特权指令错、I/O故障）

外界干预：进程应外界的请求而终止运行。（操作员或操作系统干预、父进程请求和终止）

终止过程：

1、根据被终止进程的标识符，检索PCB，从中读出该进程的状态。

2、若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，将处理机资源分配给其他进程。

3、若该进程还有子进程，则应将其所有子进程终止。

4、奖该进程所拥有的全部资源，或归还其父进程或归还给操作系统。

5、将该PCB从所在队列（链表）中删除。

 进程的阻塞和唤醒

正在执行的进程，由于期待的某些事件未发生，如请求系统资源失败、等待某种操作的完成、新数据尚未到达或无新工作可做等，则有系统自动执行阻塞源于，使自己由运行状态变为阻塞状态。可见，进程的阻塞是进程自身的一种主动行为，也因此只有处于运行态的进程（获得CPU），才可能将其转换为阻塞状态。

 进程切换

对于通常的进程，其创建、撤销以及要求有系统设备完成的I/O操作都是利用系统调用而进入内核，再由内核中相应处理程序予以完成的。进程切换同样是在内核的支持下实现的，因此可以说，任何进程都是在操作系统内核的支持下运行的，是与内核紧密相关的。