进程管理

一、进程管理。

1、进程与线程的区别进程：

进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位（具有动态、并发、独立、异步的特性，以及就绪、执行、阻塞3种状态）；引入进程是为了使多个程序可以并发的执行，以提高系统的资源利用率和吞吐量。

线程：是比进程更小的可独立运行的基本单位，可以看做是轻量级的进程（具有轻型实体，独立调度分派单位，可并发执行，共享进程资源等属性）；引入目的是为了减少程序在并发执行过程中的开销，使OS的并发效率更高。

两者的对比：

（1）调度方面：在引入线程的OS中，线程是独立的调度和分派单位，而进程作为资源的拥有单位(相当于把未引入线程的传统OS中的进程的两个属性分开了)。由于线程不拥有资源，因此可以显著的提高并发度以及减少切换开销。

（2）并发性：引入了线程的OS中，进程间可以并发，而且一个进程内部的多个线程之间也是可以并发的，这就使OS具有更好的并发性，有效的提高了系统资源利用率和吞吐量。

（3）拥有资源：无论OS是否支持线程，进程都是基本的资源拥有单位，线程只拥有很少的基本的资源，但是线程可以访问所隶属的进程的资源（进程的代码段，数据段和所拥有的系统资源如fd）

（4）系统开销：创建或者撤销进程的时候，系统要为之创建或回收PCB，系统资源等，切换时也需要保存和恢复CPU环境。而线程的切换只需要保存和恢复少量的寄存器，不涉及存储器管理方面的工作，所以开销较小。此外，统一进程中的多个线程由于共享地址空间，所以通信同步等都比较方便。

 2、进程通信。

（1）

（2）

（3）

（4）

3、进程同步。

4、进程状态及转换。

 

5、进程调度。

 

一、先来先服务(FCFS)/先进先出(FIFO)调度算法 。
（1）概念：按照作业/进程进入系统的先后次序进行调度，先进入系统者先调度；即启动等待时间最长的作业/进程。是一种最简单的调度算法，即可用于作业调度，也可用于进程调度 
 
（2） 先来先服务（先进先出）优缺点 
* 比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程） 
* 有利于CPU繁忙型作业（进程） ，而不利于I/O繁忙型作业（进程） 
* 用于批处理系统，不适于分时系统 

 

二、短作业优先调度算法（SJF）

 

1、概念：从队列中选出一个估计运行时间最短的作业优先调度，即可用于作业调度，也可用于进程调度

 

2、SJ(P)F调度算法也存在不容忽视的缺点 
*对长作业不利。严重的是，若一长作业(进程)进入系统的后备队列(就绪队列)，由于调度程序总是优先调度那些(即使是后进来的)短作业(进程)，将导致长作业(进程)长期不被调度——饥饿 
*完全未考虑作业(进程)的紧迫程度，因而不能保证紧迫性作业(进程)会被及时处理 
*由于作业(进程)的长短只是根据用户所提供的估计执行时间而定的，而用户又可能会有意或无意地缩短其作业的估计运行时间，致使该算法不一定能真正做到短作业优先调度。 

 

三、高优先权调度算法 
即可用于作业调度，也可用于进程调度

 

1、优先调度算法的类型 
（1）非抢占式优先权调度算法 
特点：系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后，该进程便一直执行下去，直至完成，或因发生某事件使该进程放弃处理机时，系统才将处理机重新分配给另一优先权最高的进程 
主要用于批处理系统中，也可用于某些对实时性要求不严的实时系统中 
（2）抢占式优先权调度算法 
特点：把处理机分配给优先权最高的进程，但在执行期间，只要出现另一个优先权更高的进程，则进程调度程序就立即停止当前进程的执行，并将处理机分配给新到的优先权最高的进程 
注意：只要系统中出现一个新的就绪进程，就进行优先权比较 
该调度算法，能更好地满足紧迫作业的要求，故而常用于要求比较严格的实时系统中，以及对性能要求较高的批处理和分时系统中

 

2、优先权类型 
高优先权调度算法，需要比较作业或进程的优先级，所以我们需要了解一下优先级 
优先权分为静态优先权、动态优先权 
（1）静态优先权 
静态优先权在创建进程时确定，且在进程的整个运行期间保持不变。一般地，优先权是利用某一范围内的一个整数来表示的，例如，0∼7或0∼255， 又把该整数称为优先数 
确定进程优先权的依据有如下三个方面： 
进程类型：系统进程的优先权高于一般用户进程。 
进程对资源的需求：如进程的估计执行时间及内存需要量少的进程，应赋予较高的优先权。 
用户要求：由用户进程的紧迫程度和用户所付费用的多少来确定优先权。 
（2）动态优先权 
概念：在创建进程时赋予的优先权是随进程的推进或随其等待时间的增加而改变，以获得更好的调度性能。可规定，在就绪队列中的进程，随其等待时间的增长，其优先权以速率a提高 
特征：具有相同优先权初值的进程，则最先进入就绪队列，其将因其动态优先权变得最高而优先获得处理机，此即FCFS算法 
具有各不相同的优先权初值的就绪进程，则优先权初值低的进程，在等待了足够的时间后，其优先权便可能升为最高，从而可以获得处理机 
注意：当采用抢占式优先权调度算法时，如果再规定当前进程的优先权以速率b下降，则可防止一个长作业长期地垄断处理机

 

四、高响应比优先调度算法 
（1）概念：高响应比优先调度算法既考虑作业的执行时间也考虑作业的等待时间，综合了先来先服务和最短作业优先两种算法的特点。 
该算法中的响应比是指作业等待时间与运行比值，响应比公式定义如下： 

在批处理系统中，短作业优先算法是一种比较好的算法，其主要的不足之处是长作业的运行得不到保证。如果我们能为每个作业引入前面所述的动态优先权，并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a 提高，则长作业在等待一定的时间后，必然有机会分配到处理机。该优先权的变化规律可描述为：

由于等待时间与服务时间之和就是系统对该作业的响应时间，故该优先权又相当于响应比RP。据此，又可表示为：

由上式可以看出：

(1) 如果作业的等待时间相同，则要求服务的时间愈短，其优先权愈高，因而该算法有利于短作业。

(2) 当要求服务的时间相同时，作业的优先权决定于其等待时间，等待时间愈长，其优先权愈高，因而它实现的是先来先服务。

(3) 对于长作业，作业的优先级可以随等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时，其优先级便可升到很高，从而也可获得处理机。简言之，该算法既照顾了短作业，又考虑了作业到达的先后次序，不会使长作业长期得不到服务。因此，该算法实现了一种较好的折衷。当然，在利用该算法时，每要进行调度之前，都须先做响应比的计算，这会增加系统开销。

（2）优缺点 
优点：等待时间相同的作业，则要求服务的时间愈短，其优先权愈高，——对短作业有利 
要求服务的时间相同的作业，则等待时间愈长，其优先权愈高，——是先来先服务 
长作业，优先权随等待时间的增加而提高，其等待时间足够长时，其优先权便可升到很高， 从而也可获得处理机——对长作业有利 
是一种折衷，既照顾了短作业，又考虑了作业到达的先后次序，又不会使长作业长期得不到服务。 
缺点：要进行响应比计算，增加了系统开销。

 

五、简单的时间片轮转法(RR—Round Robin) 
（1）概念：系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片；当执行的时间片用完时，由一个计时器发出时钟中断请求，调度程序便停止该进程的执行，并将其放就绪队列尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首；时间片的大小从几ms到几百ms 
（2）缺点：紧迫任务响应慢。 
UNIX中采用：时间片+优先权 
（3）时间片选取 
太小，会频繁发生中断、进程上下文切换，增加系统开销，但利于短作业 
太大，退化成FCFS 
——时间片应该略大于一次典型交互的时间

 

6、死锁处理。

7、

8、