操作系统OS--进程

news2024/12/23 22:30:51

操作系统是什么

进程

进程的状态

1.并行和并发

2.时间片

进程优先级

进程切换

task_struct内容分类：

操作系统是什么

操作系统本质上是一款纯正的“搞管理”的软件

你的程序不能直接写入硬件，都必须通过操作系统

对软硬件之间进行交互：对上要给用户提供一个稳定的，高效的，安全的运行环境(目的!)

以人为本! 对下软硬件资源的管理，稳定的，高效的，安全的，能进行良好的工作(手段)

操作系统是怎么管理的：通过数据结构task_struct(PCB)，对数据结构的增删查改来进行对数据的管理也就是：先描述在组织！！

操作系统对上怎么操作的？由于操作系统不允许用户直接访问所以开放接口：使用系统调用的接口

操作系统必须向上提供各种接口，方便上层使用—开放（只开放）

因为操作系统的底层是C语言写的，所以接口只能是C语言的接口，所有软件的底层，都必须和c直接或间接相关。Java的虚拟机，和python的解释都是用c写的

然而系统调用接口对于大部分学习成本高所以开放用户操作接口，比如程序员给写好的库，或者shell外壳，或者直接操作的图形化界面

系统调用接口，需要对系统有所了解，对一般程序员，使用会比较麻烦：库

进程

进程 = 内核数据结构（task_struct）+ 程序的代码和数据

运行起来的程序—》进程会被根据task_struct属性被os调度器调度，运行

课本：内核观点:担当分配系统资源(CPU时间，内存)的实体—正确但不好理解

一个程序从磁盘中读取到内存，它还不是个进程，要在操作系统存在在的数据结构中才叫进程。就比如我在清华大学，我就是清华大学的学生了吗？不是，要在清华大学的学生系统里才算。

也就是学生 = 人+属性；

进程 = 数据加属性。

操作系统中存在数据结构task_struct。我们的程序代码只是作为一个结构体的属性，由一个指针指向即可，结构体中还存在其它属性：编号，状态等等。实际上操作系统结构体里的属性相当多

Task——struct中重要的属性

把程序运行起来，本质就是在系统中启动了一个进程

PID进程标识符区分进程唯一性

Exe属性是可执行程序的位置，在磁盘中的位置磁盘

cwd（当前目录）

当前路径：进程的CWD

Proc是内存级的属性文件，关机即清空，内存中的数据以文件的形式存在

Ppid父进程

Bash 命令行解释器 –shell所有命令行解释器的总称

命令行中，执行命令/执行程序，本质是bash的进程，创建的子进程了，由子进程执行我们的代码。使用系统调用，创建进程

Fork创建一个子进程，返回一个

Linux进程整体是树形结构

父子进程 fork的代码共享，数据各自私有一份

进程之间有很强的独立性，多个进程之间，运行时互不影响，即便是父子

代码是只读的

一个函数，fork，怎么会有俩返回值

创建子进程的task_struct是拷贝父进程的

在fork返回之前，都已经生成父子进程了，只是还没有返回，所以都有return 语句，所以有俩返回值、。

Fork之后，谁先运行不确定。由OS调度器自主决定

PCB ：task_struck-PCB的一种

进程的状态

等键盘的叫阻塞

等cpu的叫运行

1.并行和并发

CPU执行进程代码，不是把进程代码执行完毕，才开始执行下一个。而是给每一个进程预分配一个时间片，基于时间片，进行调度轮转(单CPU下)，并发

并发：在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为井发

并行: 多个进程在多个CPU下分别，同时进行运行，这称之为并行

2.时间片

Linux/windows民用级别的操作系统，(分时操作系统） ->调度任务追求公平

3.进程具有独立性

代码共享，数据私有：父子进程通过fork创建，代码共享，数据各自私有一份。进程之间有很强的独立性，多个进程之间运行时互不影响，即便是父子进程。
返回值与调度：一个函数fork会有两个返回值。在fork返回之前，已经生成了父子进程，只是还没有返回，所以都有return语句。fork之后，谁先运行不确定，由操作系统调度器自主决定。

实时操作系统
等待的本质 :连入目标外部设备，CPU不调度!

阻塞挂起状态，在内存严重不足的时候，代码和数据会换入到磁盘的swap分区，只有，取到数据进入运行队列的时候将数据换入，效率慢了，时间换空间。云服务器不用swap分区，换入换出是io很慢*

等待磁盘是状态D键盘S

Main 的返回值是告知父进程/操作系统，我把任务完成的怎么样

僵尸状态--Z：维持退出信息，方便父进程和操作系统来进行查询，在查询结束后进程才会死亡

先创建task_struck再导入数据，task_struck创建好的时候就已经是个进程了。

释放的时候先释放代码和数据。

僵尸进程，如果没人管我，我会一直僵尸

父进程退出，子进程会被系统领养，叫孤儿进程

//
static const char * const task_state_array[] = {
    "R (running)",    /* 0   运行状态*/  
    "S (sleeping)",   /* 1   休眠状态 */
    "D (disk sleep)", /* 2   磁盘级的休眠状态--不可打断*/
    "T (stopped)",    /* 4   进程做了非法但是不致命的操作，被OS暂停了*/
    "t (tracing stop)", /*8  进程被追踪的时候，断点停下，状态就是t*/
    "X (dead)",       /* 16  死亡状态*/
    "Z (zombie)",     /* 32  僵尸状态*/
}

先创建task_struck再导入数据，task_struck创建好的时候就已经是个进程了。

释放的时候先释放代码和数据。

僵尸进程，如果没人管我，我会一直僵尸

父进程退出，子进程会被系统领养，叫孤儿进程