第二章 进程管理（1）——进程的特征与状态

2.1、进程的特征与状态

1、进程的特征与定义

（1）进程的特征

☆ 结构特征

       通常的程序是不能并发执行的。为使程序(含数据)能独立运行，应为之配置——进程控制块，即PCB(Process Control Block)；而由程序段、相关的数据段和PCB三部分便构成了进程实体。值得指出的是，在许多情况下所说的进程，实际上是指进程实体，例如，所谓创建进程，实质上是创建进程实体中的PCB；而撤消进程，实质上是撤消进程的PCB。

☆ 动态性

      进程的实质是进程实体的一次执行过程，因此，动态性是进程的最基本的特征。动态性还表现在：“它由创建而产生，由调度而执行，由撤消而消亡”。可见，进程实体有一定的生命期，而程序则只是一组有序指令的集合，并存放于某种介质上，其本身并不具有运动的含义，因而是静态的。

☆    并发性

      这是指多个进程实体同存于内存中，且能在一段时间内同时运行。并发性是进程的重要特征，同时也成为OS的重要特征。引入进程的目的也正是为了使其进程实体能和其它进程实体并发执行；而程序(没有建立PCB)是不能并发执行的。

☆ 独立性

      在传统的OS中，独立性是指进程实体是一个能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。凡未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。

☆ 异步性

     这是指进程按各自独立的、 不可预知的速度向前推进，或说进程实体按异步方式运行。

（2）、进程的定义

曾有许多人从不同的角度对进程下过定义，其中较典型的进程定义有：

☆ 进程是程序的一次执行。

☆ 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。

☆ 进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

      在引入了进程实体的概念后，我们可以把传统OS 中的进程定义为：“进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位”。

2、进程的三种基本状态

 进程执行时的间断性决定了进程可能具有多种状态。事实上，运行中的进程可能具有以下三种基本状态。

1) 就绪(Ready)状态

      当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU，便可立即执行，进程这时的状态称为就绪状态。在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个，通常将它们排成一个队列，称为就绪队列。

2) 执行状态

      进程已获得CPU，其程序正在执行。在单处理机系统中，只有一个进程处于执行状态；在多处理机系统中，则有多个进程处于执行状态。

3) 阻塞状态

      正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态，亦即进程的执行受到阻塞，把这种暂停状态称为阻塞状态，有时也称为等待状态或封锁状态。

      致使进程阻塞的典型事件有：请求I/O，申请缓冲空间等。通常将这种处于阻塞状态的进程也排成一个队列。有的系统则根据阻塞原因的不同而把处于阻塞状态的进程排成多个队列。

      处于就绪状态的进程，在调度程序为之分配了处理机之后，该进程便可执行，相应地，它就由就绪状态转变为执行状态。正在执行的进程也称为当前进程，如果因分配给它的时间片已完而被暂停执行时，该进程便由执行状态又回复到就绪状态；如果因发生某事件而使进程的执行受阻(例如，进程请求访问某临界资源，而该资源正被其它进程访问时)，使之无法继续执行，该进程将由执行状态转变为阻塞状态。图2-1示出了进程的三种基本状态以及各状态之间的转换关系。

                                                                          

                                                                          图2-1 进程的三种基本状态及其转换

3、挂起状态

1) 引入挂起状态的原因

      在不少系统中进程只有上述三种状态，但在另一些系统中，又增加了一些新状态，最重要的是挂起状态。引入挂起状态的原因有：

(1) 终端用户的请求。当终端用户在自己的程序运行期间发现有可疑问题时，希望暂时使自己的程序静止下来。亦即，使正在执行的进程暂停执行；若此时用户进程正处于就绪状态而未执行，则该进程暂不接受调度，以便用户研究其执行情况或对程序进行修改。我们把这种静止状态称为挂起状态。

(2) 父进程请求。有时父进程希望挂起自己的某个子进程，以便考查和修改该子进程，或者协调各子进程间的活动。

(3) 负荷调节的需要。当实时系统中的工作负荷较重，已可能影响到对实时任务的控制时，可由系统把一些不重要的进程挂起，以保证系统能正常运行。

(4) 操作系统的需要。操作系统有时希望挂起某些进程，以便检查运行中的资源使用情况或进行记账。

2) 进程状态的转换

      在引入挂起状态后，又将增加从挂起状态(又称为静止状态)到非挂起状态(又称为活动状态)的转换；或者相反。可有以下几种情况：

(1) 活动就绪→静止就绪。当进程处于未被挂起的就绪状态时，称此为活动就绪状态，表示为Readya（a：Active）。当用挂起原语Suspend 将该进程挂起后，该进程便转变为静止就绪状态，表示为Readys（s：suspend），处于Readys状态的进程不再被调度执行。

(2) 活动阻塞→静止阻塞。当进程处于未被挂起的阻塞状态时，称它是处于活动阻塞状态，表示为Blockeda。当用Suspend原语将它挂起后，进程便转变为静止阻塞状态，表示为Blockeds。处于该状态的进程在其所期待的事件出现后，将从静止阻塞变为静止就绪。

(3) 静止就绪→活动就绪。处于Readys 状态的进程，若用激活原语Active激活后，该进程将转变为Readya 状态。

(4) 静止阻塞→活动阻塞。处于Blockeds 状态的进程，若用激活原语Active激活后，该进程将转变为Blockeda 状态。