进程管理&进程加载

一、进程

  多道程序在执行时，需要共享系统资源，从而导致各程序在执行过程中出现相互制约的关系，程序的执行表现出间断性的特征。这些特征都是在程序的执行过程中发生的，是动态的过程，而传统的程序本身是一组指令的集合，是一个静态的概念，无法描述程序在内存中的执行情况，即我们无法从程序的字面上看出它何时执行，何时停顿，也无法看出它与其它执行程序的关系，因此，程序这个静态概念已不能如实反映程序并发执行过程的特征。为了深刻描述程序动态执行过程的性质，人们引入“进程”概念。
1、进程：运行加载到内存中的程序被称之为进程。
2、进程和程序的区别：

• 存储位置不同，程序是存储在磁盘上的二进制文件，进程被加载到了内存上；
• 进程不仅仅是由程序实体组成，还包括进程控制块PCB以及一些描述进程信息的结构体。程序是指令、数据及其组织形式的描述；
• 一个进程只能对应一个程序，一个程序可以有多个进程；
• 进程的生命周期短暂，有动态属性，程序是永久的；

3、进程PCB：

• 每个进程在内核中都有一个进程控制块PCB来保存进程的信息；
• PCB是操作系统感知进程存在的唯一标识；
• 在Lunix中，Lunix内核通过一个被称为进程描述符task_struct的结构体来管理进程。task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM里并且包含着进程的信息；

task_struct结构体内容包括：

• 标识符：描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程；
• 状态：任务状态，退出代码，退出信号等；
• 优先级：相对于其他进程的优先级；
• 程序计算器：程序中即将被执行的下一条指令的地址；
• 内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针；
• 上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据；
• I/O状态信息：包括现实的I/o请求，分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表；
• 记账信息：可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号；
• 其它信息

4、进程状态

• 就绪->执行：处于就绪的进程被调度后，获得处理机资源（分派处理机时间片）。
• 执行->就绪：处于运行状态的进程在时间片用完后，不得不让出处理机，从而从执行态转为就绪态。在可剥夺方式的操作系统中，当有优先级更高的进程就绪时，调度程序将正在执行的进程转换为就绪状态，让优先级更高的进程执行。
• 运行->阻塞：当进程等待某一资源（如外设）使用或分配或者等待某一事件的发生（如I/O操作的完成）时，进程状态就从运行转换为了阻塞状态。进程以系统调用的形式请求操作系统提供服务，这是一种由运行用户态调用操作系统内核态的过程。
• 阻塞->就绪：当进程等待的时间发生，如I/O操作结束或者中断结束时，中断程序必须把相应进程的状态由阻塞转换为就绪状态。
• 退出状态：1、进程正常结束退出；2、被强制退出；3、因为异常而终止；4、因出错而终止。

二、进程加载：内存进行简单分页

1、将内存上用户空间划分为多个4k的页帧，从0地址开始编号。
2、一个程序在磁盘上存储，对于EXT文件系统也是4k的block号存储，从0开始编号称为页。
3、操作系统为每一个进程维护了一个页表，记录了进程页与内存页帧的映射关系。
4、加了页表，进程加载可以不连续，其次只会在最后一个页浪费一些空间，提高了效率。