操作系统 进程线程模型 进程控制块及进程控制

进程控制块PCB

在操作系统中，为进程定义了一个专门的数据结构，称为进程控制块PCB。

PCB内容

PCB内容可以分为调度信息和现场信息两大部分。

调度信息供进程使用时使用，描述了进程当前所处的状况，他包括进程名、存储信息、进程号、优先级、当前状态、资源清单、“家族”关系、消息队列指针、进程队列指针和当前打开的文件等。

现场信息刻画了进程的运行情况，由于每个进程都有自己专用的工作存储区，其他进程运行时不会改变它的内容。

进程的组成

PCB组织

1. 线性方式：将所有的PCB部分状态组织在一个连续表（称为PCB表）中。
   • 优点：简单，且不需要额外的开销，适用于进程数且不多的系统。
   • 缺点：需要扫描整个PCB表。
2. 索引方式：对于具有相同状态的进程，分别设置各自的PCB索引表，表目为PCB在PCB表（线性表）中的地址。就构成了就绪索引表和等待索引表。
3. 链接方式：对于具有相同状态的进程PCB，通过PCB中的链接字构成一个队列。按“先进先出”的原则出对，若队列指针为0，表示该队列为空。

进程的队列

1. 就绪队列：进程入队和出队的次序与处理机调度算法有关。
2. 等待队列：每一个等待事件一个队列。
3. 运行队列：在单CPU系统中整个系统有一个运行队列。

进程控制

作用：就是对进程在这个生命周期中各种状态之间的转换进行有效的控制。

原语：通常由若干的指令组成，用来实现某个指定的操作。通过一段不可分割的或不可中断的程序实现其功能。原语的执行过程必须是连续的，一旦开始执行就不能间断，直到执行结束。原语是操作系统的可行，在管态下执行，并且常驻内存。

进程控制原语

用于进程控制的原语一般有：创建进程、撤销进程、挂起进程、激活进程、阻塞进程、唤醒进程以及改变进程优先级等。

1.  创建原语：一个进程可以使用创建原语创建一个新的进程，前者称为父进程，后者称为子进程，子进程又可以创建新的子进程，构成新的子进程，构成新的父子关系。建立进程控制快PCB：先申请一个空闲的PCB区域，将有关信息填入PCB，置该进程为就绪状态，最后将它插入到就绪状态队列中去。
2. 撤销原语：找到要被撤销的进程PCB，将它从所在队列中消去。
3. 阻塞原语：把进程运行状态转换为阻塞状态。首先应中断CPU执行，把CPU的当前状态保存到PCB的现场信息中，把它插入到该事件的等待队列中去。
4. 唤醒原语：京城因为等待时间的发生而处于等待状态，当等待事件完成后，就用唤醒原语将其转换为就绪状态。具体操作过程：在等待队列中找到该进程，置该进程的当前状态为就绪状态，然后将它从等待队列中撤去并插入到就绪队列中排队，等待调度执行。

UNIX类操作系统的进程控制操作

父进程调用fork()函数。

1. 为子进程分配一个空闲的proc结构（进程描述符）。
2. 赋予子进程唯一标识pid。
3. 以一次一页的方式复制父进程用户地址空间。
4. 获得子进程继承的共享资源的指针。
5. 子进程就绪，加入调度队列。
6. 对紫禁城返回标识符0；向父进程返回子进程的pid。

父进程和新建子进程的区别在于它们有着不同的pid。

fork()函数的执行的特点就像是只被调用一次，却会返回两次：一次是在调用进程（父进程）中，一次是在新创建的子进程中。

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