操作系统原理学习笔记（六）-进程控制

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操作系统内核

为了防止OS本身及相关数据被其他应用程序破坏，通常将处理机的执行状态分为系统态和用户态：

系统态/管态/内核态：能执行一切指令。
用户态/目态：仅能执行规定的指令。

大多OS内核都包含以下两方面功能：

支撑功能：提供给其他模块所需的基本功能，包括但不限于：
中断处理、时钟管理、原语操作。
原语(Primitive)：使用原子操作(Action Operation)的若干指令集合，用来完成特定功能。
原子操作：不可中断的操作。

资源管理功能：进程管理、存储器管理、设备管理。

进程的创建(Creation of Process)

进程的层次结构：
进程可以创建其他进程，两者为父子关系，父进程创建子进程，多层的父子关系为祖先与子孙。
在撤销父进程时应该先撤销子进程。
在Windows中，不存在层次结构，所有进程地位相同，父子关系被句柄代替，拥有这个句柄，就可以控制该进程，句柄可以传递。

进程图：
用来描述进程间关系的有向图，有向边表示进程间的父子关系。

引起创建进程的事件：
用户登录：在分时系统中，用户在终端输入登录命令且成功后，系统会为其创建一个进程，并纳入就绪队列中。
作业调度：在多道批处理系统中，作业调度程序调度到某个作业时，会将其装入内存，创建进程，插入就绪队列中。
提供服务：用户提出请求后，系统创建一个进程来提供其所需的服务。
应用请求：与上面三种由系统创建的进程事件不同，该类事件是由用户进程自己创建新进程。

进程的创建：
系统出现创建进程的请求后，OS会调用创建原语Creat按以下步骤创建进程：
申请空白PCB。
分配所需资源（此时OS需知道其需要多少资源）。
PCB初始化。
插入就绪队列。

进程的终止(Termination of Process)

引起终止的事件分为三类：正常结束、异常错误、外界干预：

正常结束

异常结束

外界干预

进程的终止过程：
OS调用进程终止原语，执行一下过程：
根据被终止程序的标识符，从PCB集合中检索该进程PCB，读出进程状态。
若进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，置调度标志为真，用于指示该进程被终止后应重新进行调度。
若进程还有子孙进程，也应一同终止。
返还进程资源。
将进程PCB从所在队列移出，等待其他程序收集信息。

进程的阻塞与唤醒

引起进程阻塞与唤醒的事件：
想系统请求共享资源失败、等待某种操作完成、新数据尚未到达、等待新任务到达。

进程阻塞过程（主动行为）：
进程调用阻塞原语block将自己阻塞，进入block过程后，由于该进程处于执行状态，应立即停止执行，并改变PCB中的现行状态：由执行改为阻塞，并将PCB插入阻塞队列。

进程唤醒过程：
由相关进程调用唤醒原语wakeup，先将其从阻塞队列中移除，改变PCB中现行状态：由阻塞改为就绪，再将PCB插入到就绪队列中。

进程的挂起与激活

进程的挂起：
OS使用挂起原语suspend将其挂起：先检查进程状态，若处于活动就绪，则改为静止就绪；若为活动阻塞，则改为静止阻塞；之后将其PCB复制进制定的内存区域，若被挂起的程序正在执行，则转向调度程序重新调度。

进程的激活：
OS利用激活原语active将进程激活：先从外存调入内存，检查现行状态，若为静止就绪，则改为活动就绪；若为静止阻塞，则改为活动阻塞。
若采用抢占调度策略，则每当有静止就绪进程被激活而插入就绪队列时，应检查是否需要重新调度，即由调度程序比较被激活进程与当前进程的优先级，高的执行，低的中断。