2025年进程（Process）

科技前沿 • 2025-01-26 08:12 • 阅读 57

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1.进程

本文中大部分图片改编自：《小林coding》、王道考研操作系统、程序员cxuan

进程与程序的区别与联系
程序是静态的，进程是动态的
程序是永久的，进程是暂时存在的
进程是程序的一次执行过程，动态产生、变化、消亡

1.1 进程的组成

PCB：描述进程的运动变化过程，系统可以利用PCB来控制和管理进程（进程存在的唯一标志）
程序段：程序代码（指令序列）
数据段：运行过程中的各种数据，如原始数据、中间结果、最终结果

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1.2 进程的状态与转换

运行态 $\rightarrow$ 阻塞态是进程自身做出的主动行为（事件未发生就自己转换为阻塞）
阻塞态 $\rightarrow$ 就绪态是进程自身做出的被动行为（事件发生就发生转换）

运行态：CPU√、其他所需资源√
就绪态：CPU×、其他所需资源√
阻塞态：CPU×、其他所需资源×

五状态模型

七状态模型

1.3 进程的组织方式

进程的组织方式一般有两种：
1.链式
2.索引
大部分操作系统使用链式

将处于同一状态的进程的PCB放在同一个队列当中，且优先级高的处在靠近队头的位置

下图来自：《小林coding》

1.4 进程的控制

原语是一种特殊的程序，它执行过程中不可被中断（即所谓的原子性）

创建原语实现创建进程
撤销原语实现撤销进程，即终止进程
阻塞原语（Block）实现进程由运行态 $\rightarrow$ 阻塞态
唤醒原语（Wakeup）实现进程由阻塞态 $\rightarrow$ 就绪态
切换原语实现不同进程间的切换，例如将目前在CPU运行的进程切为就绪态（回到内存），将内存中处于就绪态的另一个进程切为运行态（去到CPU）

原语在操作系统中的位置
下图来自王道考研操作系统

原语的原子性通过“关中断指令”和“开中断指令”来实现

1.5 进程的通信

进程通信是指进程之间的信息交换
进程间的通信必须通过内核（内核是由多个内核程序组成，内核在内核空间中，这块区域通过页表来控制访问权限）来作为中介（只要控制进程就需要内核，因为PCB在内核中）

同步互斥工具：PV操作
信号量表示资源的数量，对应一个整型变量（sem）

P 操作：将信号量值减 1（sem-1），表示申请占用一个资源。如果sem小于 0，表示已经没有可用资源，则执行 P 操作的进程被阻塞。如果sem大于等于 0，表示现有的资源足够你使用，则执行 P 操作的进程继续执行（引用自：一文搞懂六大进程通信机制原理(全网最详细)）
V 操作：将信号量值加 1（sem+1），表示释放一个资源，即使用完资源后归还资源。若加完后sem小于等于 0，表示有某些进程正在等待该资源，由于我们已经释放出一个资源了，因此需要唤醒一个等待使用该资源（就绪态）的进程，使之运行下去（引用自：一文搞懂六大进程通信机制原理(全网最详细)）

下图来自《小林coding》