现代操作系统：进程与线程（二）

2.1.4  Process States and Transitions进程状态和转换

 

 

首先只需要看上面一个三角形之间的关系，首先表明了进程的三个基本状态：

Running运行态：进程的外部执行条件满足（已获取到运行时需要的资源）且进程已获得CPU，表明该进程正在执行，单处理器系统中（单核）有且只有一个进程处于运行态；

Ready就绪态：进程的外部条件满足，但是由于其它进程已经占用CPU，因此该进程需要等待进入运行态，则此时称为就绪态；

Blocked阻塞态：进程因等待某种事件发生（如等待其它进程释放资源、等待一个时钟中断、等待其它进程发来的信号等）而暂时处于不能运行的状态，称为阻塞态。

P和Q进程调度

接下来我们分别创建两个进程P和Q，让他们轮流运行（当一个处于运行态时另一个处于就绪态）并被抢占，最终两个进程都会运行完毕。

接下来P进程发出了一个I/O请求，请求发出后将执行以下几个步骤：

1. 由于I/O请求导致P进程阻塞；
2. 过了一段时间后触发磁盘中断，驱动程序检测到进程P的请求已经被满足；
3. P由阻塞态回到就绪态；
4. 一段时间后OS调度程序会找到一个处于就绪态的进程，此时选择P进入运行态；

抢占式调度程序has the dotted line preempt具有虚线抢占？不可抢占的调度程序则不会，进程的数量只会在创建和终止两种情况下发生变化。

抢占式调度程序：进程进入运行态后会在运行达到一定条件后（如达到一定的时间）被OS强制转为就绪态；

非抢占式调度程序：进程进入运行态后不会由于非自身原因被转为就绪态，直至处理完毕或产生某些使其进入阻塞态的事件为止；

 

 

运行状态转化（3状态4转化）：

Init --> Ready：新创建的进程处于就绪态；

Ready --> Running：进程处于就绪态且被调度器分配给CPU执行；

Running --> Ready：抢占式调度程序将当前正在执行的进程转为就绪态（时间片用完）；

Running --> Blocked：进程因发生某些事件使得进程运行受阻则进入阻塞状态（I/O）；

Blocked --> Ready：进程处理完中断，进程获取到了运行时需要的资源；

Running -->Terminate：进程自己正常结束；进程产生严重错误结束；进程强制被别人结束；

 

Suspend和Resume挂起和恢复

Suspend挂起：顾名思义就是先把这个进程放到一边去不用管，即使处于就绪状态下也不会被CPU调度为运行态（无论是否处于就绪态下都不分配CPU）。那么显而易见Suspend肯定不能附加于运行态，因此在引入挂起的定义后，进程的就绪和阻塞态都可以进一步被划分为：活动就绪-挂起就绪；活动阻塞-挂起阻塞。

Suspend的作用：a. 在系统繁忙时挂起一些不必要的进程降低系统负载；b. 将某些进程挂起可以更方便的找到存在问题方便协调调度。

 

引入Suspend后的状态转化（5状态9转化 --> 4+5种）：

Ready --> Ready Suspended：当进程处于Ready状态时使用Suspend挂起该进程，处于Ready Suspended状态的进程不会被调度程序选中；

Ready Suspended --> Ready：处于Ready Suspended状态的进程被Resume后回到Ready状态，此时可以被调度程序选中；

Blocked --> Blocked Suspended：当进程处于Blocked状态时使用Suspend挂起该进程；

Blocked Suspended --> Blocked：处于Blocked Suspended状态的进程被Resume后回到Blocked状态；

Blocked Suspended --> Ready Suspended：Blocked Suspended下的进程获取道对应的及资源或中断处理完成后会转换为Ready Suspended；

 

挂起和恢复是一种中间调度：

• 需要花费更长时间；
• 涉及到一定的内存管理；
• 有时被称之为二级调度；

如前所述，可以围绕调度器组织操作系统。

编写一个最小内核（微内核），由调度程序、中断处理程序和进程间通信（IPC）机制组成。OS的其余部分由内核进程组成（例如，一个管理内存的内核进程和一个管理文件系统的内核进程）。这些内核进程充当用户进程的服务器（用户进程当然充当客户端）。

• 系统进程也会充当其他系统进程的客户端。
• 这种操作系统有时被称为基于服务器的操作系统。
• 以上就是Tanenbaum所喜欢的客户-服务器模型。他的Minix操作系统就是这样工作的。
• 一度有理由相信客户-服务器模式将主导操作系统设计。但是这种情况并没有发生，这在很大程度上是由于性能方面的考虑（流程切换是昂贵的）。
• 与基于服务器的系统相比，像传统Unix或Linux这样的系统被称为自助服务，因为用户进程是自己服务的。也就是说，用户进程切换到内核模式（通过TRAP指令）并执行系统调用本身，而不将控制转移到另一个进程。当然，虽然进程在技术上没有改变（PID在TRAP之后保持不变），但是程序已经从用户的程序到操作系统发生了巨大的变化。