操作系统是如何管理进程的？

操作系统是如何管理进程的？

要回答这个问题，我们首先需要了解进程是什么东西

进程:就是一个跑起来的程序，即正在运行的程序，就像你现在正在浏览这个页面时所用的浏览器，就是一个进程。通过任务管理器，我们可以清楚地看到现在有什么进程。:>

在上图中，我们看到，有这么多个程序，而执行一个进程是需要占用内存的，同时，也需要对多个进程进行分配。这也是我们今天的主题.

操作系统对进程的管理

操作系统管理进程通过描述加组织的方式， 就像我们学校对每个学生的管理一样，学校通过给我们每个人一个学号，一个班级来对我们进行管理。我们来看对进程的描述和组织包括什么。

描述:描述一个进程中含有哪些属性。通过类/结构体来进行描述。这里的结构体我们也成为PCB，即（process control block）——代码控制块，在linux中每个进程都用task_struct数据结构来进行定义，每一个进程都有一个PCB

组织：通过一些数据结构，将这些pcb连接起来，在操作系统内核中，以双向链表的形式将pcb进行连接。

此外，我们还需了解PCB中到底有哪些属性。

PCB中的属性

1.pid

pid是用来标识进程的，用来表示哪些是哪些的进程，我们的任务管理器中，就明确标识出了pid

（这里的pid与学校给我们的学号挺相似的，学校就是通过学号来记录我们的年级专业和班级）。

2.文件描述符表

文件描述符表主要用于记录进程打开了哪些文件。文件描述符表本质上是一个数组，当进程打开一个文件时，文件描述符表的长度加一。要注意的是：若你的代码没有任何有关于文件的操作，操作系统会默认打开三个文件，分别是：标准输入，标准输出和标准错误

3.内存指针

内存指针主要是用来记录.exe文件加载到内存对应的二进制指令和重要的数据在内存的哪个位置。

在PCB中还有另外的几个属性，但首先，我们先来说一下进程调调度？到底什么是进程调度，我们先以一个简单的例子来说。

假设我现在正处于期末复习周阶段，我现在有三科科目要复习，分别是高数，数据库和java。今天周一，我把我所有的是时间都用来复习高数，周二，复习数据库，周三，开始复习java。这就是我们对这三个科目复习时间的管理。那么到底什么是进程调度？

进程调度：就是用有限的cpu核数去执行多个任务，也就是我们的并发编程，调度其实就是时间管理

我们的大脑只有一个，在复习科目的时候我们也要一科一科来，我们也要去执行多个任务。

接下来的一些属性，是为了能够实现进程调度的。

4.进程的优先级

还是以我在复习科目为例，假设我这一学期我高数都没学，我留到期末才开始预习，但我数据库和java都浅浅的学了一点。那么我是不是应该优先排时间复习高数，我要是不多复习它我就要挂科了。进程的优先级也是如此，每个进程都有相应的优先级。优先级高的优先执行。只有高优先级的进程不运行时，才调度低优先级进程运行

5.进程的状态

进程的状态描述了这个进程接下来如何被CPU调度。

假如我现在高数已经考试结束，而数据库和java还没有考试。这样的话我就不再需要复习高数，我们只需要复习数据库和java即可。

此外，进程可以总结为有两种状态：
就绪状态:> 即线程可以随时到CPU上面去执行。
阻塞状态：进程暂时不能到CPU上面去执行。

6.进程的上下文

还是举刚才的例子，我在复习高数的时候，我复习到了多元函数的微分法，此时我不想复习了，于是我将我复习到哪里这一章记录下来，下一次再从这一章开始复习后面的内容。

进程的上下文也是类似，当一个进程被调出CPU的时候，CPU会将当前的数据写回内存当中。当这个进程重新到CPU执行的时候，会将内存中的数据读到CPU的寄存器当中（这里可以联想我们玩游戏时的存档进行理解，以前玩过造梦西游的时候，是不是总要记得存档，不然防止打过的boss又得再打一遍。）

7.进程的记账信息

说到这个。。。就不能再重新提起复习科目这一件事情，假设这一周的时间，我复习高数复习得太多了，导致我数据库和java都没怎么复习。那我在下周的复习周，我就将数据库和java的复习时间安排的多一点。

操作系统在安排进程的时候，也会记录每个进程在CPU上面执行的
时间，如果发现某个进程执行的时间太短了，也会进行适当的调整策略。

以上这7个就是进程的属性，也就是PCB中含有的属性。

虚拟内存

虚拟内存，可以理解为是被存放在磁盘上上的N个连续的字节大小的单元数组。这个连续数组被分割成固定大小的虚拟页(VP)。同样物理内存被分割成同样大小的物理页（PP），为了方便一一映射。也就是说，操作系统在硬盘上划出了一块区域，让这块区域交由操作系统进行管理，当物理内存耗尽的时候，操作系统就会将这块硬盘区域当作物理内存来进行使用。

要注意的是，每个进程用到或即将用到的数据才会调入内存，其余都在磁盘上。

我们前面已经说过，每个PCB中有一个内存指针，用来记录.exe文件需要的指令或者数据在内存走的位置，此时这个内存指针记录的就是虚拟的地址，它通过MMU将其映射到物理的内存上。我们画一个图来进行表示:>

通过这种虚拟地址的形式，进程就拥有了一个属性，隔离性。进程之间不会相互影响。同时，在虚拟内存的情况下，进程访问内存将会更加安全。