进程

  • 进程的组织：PCB + 程序段 + 数据段
  • 所谓创建进程，实质上是创建进程实体中的PCB；而撤销进程，实质上是撤销进程实体中的PCB

PCB

运行中的程序会有一个称为PCB的数据结构，这个数据结构是用来记录当前程序运行的状态信息的，包含内容如下：
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进程的状态

在一个进程的活动期间至少具备三种基本状态，即运行状态、就绪状态、阻塞状态。
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  • 当然还有创建状态、结束状态

进程的转换

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  • 进程无法从阻塞态直接转化为运行态

进程的组织—链接方式

PCB是通过链表组织的，把具有相同状态的进程链在一起，组成各种队列。
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  • 为什么采用链表？因为可能面临进程创建，销毁等调度导致进程状态发生变化，所以链表能够更加灵活的插入和删除。

多进程切换

多进程交替运行需要：内存管理+调度+上下文切换

什么时候发生进程切换？

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不能进行进程调度的时刻：

  • 原子操作
  • 中断操作
  • 进程在临界区运行时

内存管理

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当多进程交替时，我们应该考虑内存管理的问题，两个进程之间内存应该是不互相影响的

解决的办法：进程的地址映射

也就是说，进程1的映射表将访问限制在进程1范围内，进程1根本访问不到其他进程的内容。也就是[100]只是逻辑上的地址，其对应一篇内存上的物理地址，即使不同进程间都有逻辑地址100，但其对应的物理空间不同

合作问题：
在处理共享资源时，应该给共享的资源进行上锁。等待该资源被开锁，下一个进程才能使用

上下文切换是对哪些内容？

进程的上下文切换不仅包含了虚拟内存、栈、全局变量等用户空间的资源，还包括了内核堆栈、寄存器等内核空间的资源。
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上下文切换是什么？

  • 对原来运行进程各种数据的保存
  • 对新的进程各种数据的恢复

触发上下文切换的场景：

  • 调度（时间片or遇到优先级更高的进程）
  • 进程在系统资源不足（比如内存不足）时，要等到资源满足后才可以运行，这个时候进程也会被挂起，并由系统调度其他进程运行；
  • 运行sleep挂起，自然也会重新调度；
  • 发生硬件中断时，CPU 上的进程会被中断挂起，转而执行内核中的中断服务程序；

进程调度算法

常见的调度算法如下：

  • 先来先服务调度算法
  • 最短作业优先调度算法
  • 高响应比优先调度算法
  • 时间片轮转调度算法
  • 最高优先级调度算法
  • 多级反馈队列调度算法

高响应比优先调度算法：

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  • 也叫【响应比】


多级反馈队列调度算法：

  • 「多级」表示有多个队列，每个队列优先级从高到低，同时优先级越高时间片越短。
  • 「反馈」表示如果有新的进程加入优先级高的队列时，立刻停止当前正在运行的进程，转而去运行优先级高的队列；

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  • 设置了多个队列，赋予每个队列不同的优先级，每个队列优先级从高到低，同时优先级越高时间片越短；
  • 新的进程会被放入到第一级队列的末尾，按先来先服务的原则排队等待被调度，如果在第一级队列规定的时间片没运行完成，则将其转入到第二级队列的末尾，以此类推，直至完成；
  • 只有当较高优先级的队列为空，才调度较低优先级的队列中的进程运行。如果进程运行时，有新进程进入较高优先级的队列，则停止当前运行的进程并将其移入到原队列的末尾，接着让较高优先级的进程运行；

该算法很好的兼顾了长短作业，同时有较好的响应时间。