进程管理【考研/408】

PCB（process control block）进程控制块

进程是动态的，程序是静态的

进程的状态：

1. 运行态
2. 就绪态
3. 阻塞态
4. 创建态
5. 结束态

就绪态→运行态：就绪的程序分配到时间片，运行

运行态→就绪态：时间片用完了，让出处理机

运行态→阻塞态：（主动）进程请求某一资源的使用和分配或等待某一事件发生，比如要等一个IO输入

阻塞态→就绪态：（被动）等待的分配或请求来了，就可以就绪了

 

进程间通讯：

1. 共享存储：

1. 消息传递：

1. 管道通信：

两个方向不能同时进行

 

进程通过调度获得处理器运行

 

进程间可能是无关的 也可能有交互性

 

进程的地址空间是各自私有的，不能相互访问

单系统中，可能都死锁

 

进程模型：

多对一：多个用户级线程映射到一个内核级线程 （并发度不高

      一个用户级线程阻塞就阻塞

一对一：每个用户级线程映射到一个内核级线程 （开销太大

多对多：多个用户级线程映射到多个内核级线程 （要求用户级线程数≥内核级线程数

 

设备分配是通过数据结构进行的，不需要进程

 

系统吞吐量=总作业(道)/总时间(秒)

 

周转时间=作业完成时间—作业提交时间

平均周转时间=(作业1周转时间+作业2周转时间……作业n周转时间)/n

带权周转时间=作业周转时间/作业实际运行时间

平均带权周转时间=(作业1带权周转时间+作业2带权周转时间……作业n带权周转时间)/n

 

典型的调度算法：

先来先服务：长作业友好

短作业优先：短作业友好，会导致长作业饥饿，具有最短的平均周转时间

优先级调度：优先考虑IO繁忙程序，后考虑计算型程序

高响应比有限：不会饥饿，响应比=(等待时间+要求服务时间)/要求服务时间

时间片轮转：必抢占

多级反馈队列：融合前几种算法

 

 

进程同步

临界段/临界区：程序中访问临界资源的代码

互斥：

1）空闲让进

2）忙则等待

3）有限等待

4）让权等待

实现临界区互斥的基本方法：

软件方法

单标志法：搞个公用变量turn，用于指示让进的程序 turn=0则𝑃0让进，但必须两个进程交替访问，所以一个进程无法访问，违背“空闲让进”

双标志法先检查：进入前检查临界区有没有正被访问，进入时𝑃i设置flag[i]=true，退出时设置flag[i]=false，但是当两个进程同时设置flag时，可能会同时进入临界区，违背“忙则等待”

双标志法后检查：与前一个类似 但是先设置flag，如果两个同时进入，就会都卡在while，导致“饥饿”

Peterson's Algorithm：再加一个turn来防止上一个算法的饥饿，如果你想进，我也愿意让你的，那你就先进吧

硬件方法

中断屏蔽（关中断只对当前处理机有效，若同时别的处理机也用，就尬住了

     ···

关中断

临界区

开中断

    ···

硬件指令

TestAndSet(TSL/TS)：不满足“让权等待”

Swap/Exchange/XCHG：不满足“让权等待”

 

信号量：表系统中某种资源的数量（很喜欢考大题和小题都喜欢）

wait(S)/singal(S)

   P     /    V

整型信号量：不遵循“让权等待”，而是“忙等”

记录型信号量：遵循“让权等待”

 

管程：一种进程同步工具，使程序员无需自己实现互斥

包含：

管程的名称

局部于管程内部的共享结构数据说明

对该数据结构进行操作的一组过程

对局部于管程内部的共享数据设置初始值的语句

 

生产-消费者问题

 

 

多生产者-多消费者问题

因为盘子就一个 可以把临界区的PV去掉，因为最多只有一个进程可以进去用

如果盘子可以放大于1的水果，就可能父亲母亲同时放水果，所以需要临界区PV

所以当缓冲区>1时，必须设置mutex来互斥缓冲区

都加，就完事儿了，只不过，实现互斥的P一定要在实现同步的P之后进行，不然会死锁

 

吸烟者问题

 

读者写者问题

 

哲学家进餐问题

↓ 指的是第3个方法

 

 

 

公用队列是一种临界资源

 

PV操作是一种低级进程通信原语

 

死锁

主要考银行家算法和死锁预防/避免/检测的选择题

 

死锁：至少两个/两个以上的进程死锁，死锁时必在阻塞态。

饥饿：可能只有一个进程发生饥饿，可能阻塞态/就绪态

死循环：可能只有一个进程发生死循环，可以是运行态。

 

死锁产生必要条件：

1.互斥条件

2.不剥夺条件

3.请求和保持条件：

4.循环等待

死锁一定循环等待，循环等待不一定死锁

 

 

安全序列

 

银行家算法

 

死锁的检测