DJ2-2 进程管理
目录
2.3 进程控制
2.3.1 操作系统内核
2.3.2 进程的创建
2.3.3 进程的终止
2.3.4 进程的阻塞与唤醒
2.3.5 进程的挂起与激活
2.3 进程控制
进程控制是用于创建一个新进程，终止一个已完成的进程，或去终止一个因出现某事件而使其无法运行下去的进程，还负责进程运行中的状态转换。
进程控制一般是由 OS 的内核中的原语（Primitive）来实现的。
2.3.1 操作系统内核
OS 内核——常驻内存。
- 与硬件紧密相关的模块（中断处理）
- 常用设备驱动、运行频率高的模块（时钟管理、进程调度）
OS 内核包含两大功能：
- 支撑功能
- 资源管理功能
2.3.2 进程的创建
1. 进程的层次结构
- 父进程
- 子进程：可以继承父进程所拥有的资源
2. 进程图（process graph）
进程图是用于描述一个进程的家族关系的有向树。
- 子进程可以继承父进程所拥有的资源。
- 当子进程被撤消时，应将其从父进程那里获得的资源归还给父进程。
- 在撤消父进程时，也必须同时撤消其所有的子进程。
3. 引起进程创建的事件
导致一个进程去创建另一个进程的典型事件，可有以下四类：
- 用户登录（如：从终端登录到主机）
- 作业调度（如：挑选作业来执行）
- 提供服务（如：C/S、B/S）
- 应用请求
4. 进程的创建过程
调用进程创建原语 Creat() 按下述步骤创建一个新进程：
1）申请空白 PCB
2）为新进程分配资源（挂到 PCB 上）
3）初始化进程控制块 PCB，包括：
- 初始化标识信息
- 初始化处理机状态信息
- 初始化处理机控制信息
4）将新进程插入就绪队列
2.3.3 进程的终止
1. 引起进程终止的事件
1）正常结束：批处理中用 Holt 指令，分时中用 Logs off 指令。
2）异常结束：
本进程运行中出现了异常事件。
- 越界错误。存储区
- 保护错。写一个只读文件（权限）
- 非法指令。执行一条不存在的指令（指令集）
- 特权指令错。用户访问只允许 OS 执行的指令
- 运行超时。（防止资源浪费或骗取权限）
- 等待超时。
- 算术运算错。被 0 除（除以 0）
- I/O 故障
OS 是无法预先判断一个作业需要运行多长时间的。
3）外界干预
并非指本进程运行中出现了异常事件，而是指进程为响应外界请求而终止运行。
- 操作员或操作系统干预
- 父进程请求终止该进程
- 当父进程终止时，OS 也将终止其所有子孙进程
2. 进程的终止过程
1）根据被终止进程的标识符 ID，从 PCB 集合中检索出该进程的 PCB，从中读出该进程的状态。
2）若被终止进程正处于执行状态，应立即终止该进程的执行，并置调度标志为 true，用于指示该进程被终止后应重新进行调度。
3）若该进程还有子孙进程，还应将其所有子孙进程予以终止，以防它们成为不可控的进程。
级联地终止，防止孤儿进程的出现。
4）将被终止进程所拥有的全部资源，或者归还给其父进程，或者归还给系统。
5）将被终止进程（它的PCB）从所在队列（或链表）中移出，等待其它程序来搜集信息。
2.3.4 进程的阻塞与唤醒
1. 引起进程阻塞的事件
1）请求系统服务：进程提出 I/O 服务请求且不能被立即满足时，转变为阻塞状态来等待。
2）启动某种操作：当进程启动某种操作后，在该操作完成之后才能继续执行
3）新数据尚未到达：对于相互合作的进程而言。
4）无新工作可做（如发送进程）
为了防止 CPU 空转，进程自己把自己阻塞，有新工作时再唤醒。
2. 进程的阻塞过程
1）正在执行的进程，当发现上述某事件时，由于无法继续执行，于是进程便通过调用阻塞原语 block( ) 把自己阻塞。
2）把进程控制块中的现行状态由执行改为阻塞，并将 PCB 插入阻塞队列。
3）转调度程序进行重新调度，将处理机分配给另一就绪进程，并进行切换。
3. 进程的阻塞与唤醒
当被阻塞进程所期待的事件出现时，则由有关进程（如：用完并释放了该 I/O 设备的进程）调用唤醒原语 wakeup()，将等待该事件的进程唤醒。
4. 进程的唤醒过程
1）首先把被阻塞的进程从等待该事件的阻塞队列中移出，将其 PCB 中的现行状态由阻塞改为就绪。
2）然后再将该 PCB 插入到就绪队列中。
2.3.5 进程的挂起与激活
1. 进程的挂起过程
当出现了引起进程挂起的事件时，系统将利用挂起原语 suspend() 将指定进程挂起。
suspend() 的执行过程是：
首先检查被挂起进程的现行状态
- 若处于活动就绪状态，则将其改为静止就绪状态；
- 若对于活动阻塞状态，则将之改为静止阻塞状态。
2. 进程的激活过程
当发生了激活进程的事件时，则可将在外存上处于静止就绪状态的进程换入内存，系统再利用激活原语 active() 将指定进程激活。
active() 的执行过程是：
首先将进程从外存调入内存，检查该进程的现行状态
- 若处于静止就绪状态，则将其改为活动就绪状态；
- 若对于静止阻塞状态，则将之改为活动阻塞状态。