1. 什么是进程？
- 进程(Process)是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位或者说是基本单位.
1.1 进程的结构
- 控制块(PCB: Process Control Block, 进程唯一标识)
- 数据段
- 程序段: 存放在文本区域，可以被多个进程共享。例如微信多开，程序段一致，数据段不一致。
1.2 进程的特征
- 动态性：由创建而生，由撤销而亡。
- 并发性：多个进程同时运行。
- 独立性：独立资源分配。
- 异步性：相互独立，互不干扰。
1.3 进程与线程
1.3.1 什么是线程？
- Thread，进程的轻量型实体，是一系列活动按照设定好的顺序依次执行的过程，是一系列指令的集合。
- 是一条执行路径，不能单独存在，必须包含在进程中。
- 线程是OS中运算调度的最小单位。
1.3.2 线程的属性
- 轻型实体
- 独立调度和分配的基本单位
- 可并发执行
- 共享进程资源
1.3.3 进程线程的区别
- 调度
- 拥有资源
- 系统开销
- 地址空间与其他资源
- 通信
线程相对于进程，大大降低了创建，撤销和切换可执行实体的成本和难度
2. 进程是怎么运行的？
2.1 进程的状态
- 就绪状态
- 执行状态
- 阻塞状态
- 创建状态
- 终止状态
2.2 进程的控制
2.3 进程的调度
- 剥夺式/抢占式调度: 立即暂停当前进程， 分配处理机给另一个进程。 原则：优先权/短进程优先/时间片原则。
- 非剥夺/非抢占式调度：若有进程请求进行，等待当前进程完成或者阻塞。适用于批处理系统。
2.4 调度的时机
- 进程处理完成
- 时间片耗尽
- 进程进行I/O
- 执行原语操作
- 高优先级进程申请运行
2.5 调度过程
- 保存镜像：记录进程现场信息
- 调度算法：确定分配处理机的原则
- 进程切换：分配处理机给其他进程
- 处理机回收：从进程收回处理机
2.6 调度算法指标
- CPU利用率
- 系统吞吐量
- 周转时间： 作业完成时间-提交时间
带权周转时间： 周转时间/实际运行时间
- 等待时间
- 响应时间
2.7 常见调度算法
- 先来先服务FCFS, First Come First Served
- 短作业优先SJF, Shortest Job First
所需服务时间最短(估算)的作业/进程优先服务，追求最少的的平均(带权)周转时间
- 高响应比优先调度HRRN, Highest Response Ration Next
响应比：(等待时间 + 服务时间) / 服务时间
只有当前进程放弃执行权，重新计算所有进程响应比
- 优先级调度 PSA, Priority-Scheduling Algorithm
镜头/动态优先级
系统 > 用户
交互型 > 非交互型
I/O型 > 计算型
- 时间片轮转调度RR, Round-Robin
- 多级反馈队列调度MFQ, Multileveled Feedback Queue
3. 进程怎么协作
3.1 进程通信
- 共享存储(Shared-Memory)
共享数据结构
共享存储区
- 消息传递(Message-Passing)
直接通信:点到点通信，发送和接受时指明双方进程ID,每个进程维护一个消息缓冲队列
间接通信：以信箱为媒介，作为中间实体，发送进程将消息发送到信箱，收进程从信箱读取，可以广播，容易建立双向通信链。
- 管道通信(Pip)
用于连接读写进程的共享文件,本质是内存中固定大小的缓冲区
半双工通信:单向通信，双工通信需要两个管道。
3.2 消息同步
3.2.1进程同步的基本概念
协调进程间的相互制约关系，使他们按照预期的方式执行的过程
前提：
- 进程是并发进行的，进程间存在相互制约关系
- 并发的进程对系统共享资源进行竞争
- 进程通信过程中相互发送的信号称为为消息或事件
两种相互制约形式：
- 互斥
- 同步
进程同步访问原则
- 空闲进入
- 忙则等待
- 有限等待
- 让权等待:等待时应让出CPU执行权，防止忙等待
4. 如何处理死锁？
4.1 什么是死锁？
多个进程由于竞争资源而造成的阻塞现象，若无外力作用，这些进程将无法继续推进
4.2 死锁产生的原因
- 系统资源竞争
- 进程推进顺序非法
4.3 死锁产生的必要条件
- 互斥条件，共享资源的排他访问性
- 不剥夺条件，访问时该共享资源不会被剥夺
- 请求并保持条件，保持当前资源时请求另一个资源
- 循环等待条件，存在共享资源的循环等待链。
