操作系统学习(二)-- 操作系统之进程与线程
操作系统之进程与线程
L8 CPU管理的直观观点
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管理CPPU,设定PC初值,然后按顺序从内存中取值执行
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fprintf
IO指令,执行时间比没有IO指令的慢很多,执行IO的时候CPU等着,利用率比较低。 -
一个CPU上交替的执行多个程序:并发,PC的切换!
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每一个程序有一个存放信息的结构体:PCB,切换PC时的信息(位置,变量信息等)。
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进程概念--运行中的程序 和静态程序不同。
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进程有开始和结束,会走走停停,需要记录变量等,程序都没有这些特点。
L9 多进程图像
- pid进程号,多进程图像
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多进程图像从启动开始到关机结束都存在。
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1.多进程如何组织? ----PCB+状态+队列
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Process Control Block(PCB):用来记录进程信息的数据结构
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就绪队列,等待队列...
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进程状态图
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2.多进程如何交替?
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schedule
中getNext()
选择就绪队列中的PCB,就是任务调度,后续学习。 -
进程调度:FIFO(没有考虑进程执行的任务区别),Priority(进程优先级怎么设定,有些进程饥饿)
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交替的三个部分:队列操作,+调度+切换
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多进程如何影响?
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多个进程同时在内存中,会有相互影响,进程一可能访问进程二的内存,这样可能改变了数据
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多进程地址分离:映射表(每个进程有自己的映射表)
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多进程如何合作?
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共享数据,有可能访问冲突。
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实际:生产者-消费者实例
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有问题出现,进程同步(合理的推进顺序)
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上锁实现
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总结
L10 用户级线程
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指令切换,但是映射表不切换(内存)
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交替执行才是并发
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实现线程的切换
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核心是
yeild
函数
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TCB线程控制块和栈相互配合
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两个线程一个栈,就会乱
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线程切换,首先将栈切换回去
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TCB全局的数据结构
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esp实际就是寄存器,TCB的元素
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两个TCB,两个栈,切换的PC在栈中
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用户级线程也可以实现线程的切换,都用用户控制
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核心级线程
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当核心级线程切换时,用户级线程内核不可见,看不到用户级线程,所以用户级线程都不会执行
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核心级线程并发性更好
L11 内核级线程
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Kernel Threads
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切换指令流+切换资源(映射表)--->切换进程;进程都在内核进行
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MMC实际就是内存映射表,多核公有MMC;实际就是多线程
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多核处理需要核心级线程才能发挥价值
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每个线程分配一个CPU核
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区别并发(两个程序交替执行)和并行(多线程在多核上同时处理)
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两套栈是核心级线程的关键(内核栈和用户栈)
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只有中断(调用硬件)才能进入内核栈
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一套栈的样子!
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内核线程switch_to的五段论
L12 核心级线程实现实例
- 核心级线程的两套栈,核心是内核栈
- 不仅栈要切换,PC也要切换
- 内核线程switch_to的五段论
- 切换五段论也就核心的几句话
INT
,sys_fork->schedule->switch_to
,ret_from_sys_call
- TSS ? 初始化
copy_process
的细节,get_free_page的到空闲页内存,mem_map每页的大小4k,malloc是用户态内存申请- 创建的进程,在内核栈中分开的,在用户栈中共用栈
eax=0
进行子进程,exa!=0
进行父进程
L13 操作系统的结构
Linux Kernel Source Tree
- 研究和实践复杂系统的能力
- CPU取址执行
- 用户态和内核态的切换
fork()
就是系统调用,int 0x80
- 先创建两个子进程,形成就绪队列;然后父进程阻塞,调用
schdule
,运行子进程,完成后调度schedule -- swtich to next
下一个就绪队列的子进程。切换就是改变PC地址,时钟中断进行A,B切换