进程与PCB

　　　　进程：进程是程序的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 　　　　进程实体（进程映像）：由程序段、相关数据段和PCB三部分构成。进程是动态的，进程实体是静态的。 　　　　PCB（进程控制块）：系统利用PCB来描述进程的基本情况和运行状态，进而控制和管理进程；所谓创建进程，实际上是创建进程映像中的PCB；PCB是进程存在的唯一标志。

• 进程的状态

　　　　进程有5种状态，其中前3种是基本状态。 　　　　（1）运行态：进程正在处理机上运行。在单处理机的情况下，任一时刻最多只有一个进程处理运行态。 　　　　（2）就绪态：进程已经获得除处理机之外的一切所需资源，一旦得到处理机就可以进入运行态。 　　　　（3）阻塞态（等待态）：进程正在等待某一事件/某一资源而暂停运行。这时候，即使处理机空闲，该进程也不能进入运行态。

• 进程的创建过程

　　　　（1）分配ID与PCB：为新进程分配一个唯一的进程标识号，并申请一个空白的PCB（PCB是有限的）。若PCB申请失败则创建失败。 　　　　（2）分配资源：为新进程的程序和数据、以及用户栈分配必要的内存空间（在PCB 中体现）。注意：这里如果资源不足（比如内存空间），并不是创建失败，而是处于阻塞态。 　　　　（3）初始化PCB：主要初始化（1）标志信息（2）处理机状态信息（3）处理机控制信息，以及（4）设置进程的优先级等。 　　　　（4）调度：如果进程就绪队列能够接纳新进程，就将新进程插入到就绪队列，等待被调度运行。 　　　　注意，进程的创建是一个原子操作，执行期间不允许中断，它是一个不可分割的基本单位。

• 进程的终止

　　　　引起进程终止的事件主要有： 　　　　（1）正常结束 　　　　（2）异常结束：如存储区越界、非法指令、I/O故障等 　　　　（3）外界干预：如操作员或操作系统干预、父进程请求、父进程终止。 　　　　操作系统终止进程的过程如下： 　　　　（1）根据被终止进程的ID，检索PCB，从中读出该进程的状态 　　　　（2）若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，将处理机资源分配给其他进程 　　　　（3）若该进程还有子进程，则应将其所有的子进程终止 　　　　（4）将该进程所拥有的资源，或归还给其父进程或归还给操作系统 　　　　（5）将该PCB从所在队列（链表）中删除。

• 进程之间的切换

　　　　（1）保存处理机上下文，包括程序计数器和其他寄存器。 　　　　（2）更新PCB信息。 　　　　（3）把进程的PCB移入相应的队列，如就绪、在某事件阻塞等队列。 　　　　（4）选择另一个进程执行，并更新其PCB。 　　　　（5）更新内存管理的数据结构。 　　　　（6）恢复处理机上下文。 　　　　注意：“调度”和“切换”的区别：调度是指决定资源分配给哪个进程的行为，是一种决策行为；切换是指实际分配的行为，是执行行为。一般来说，等有资源的调度，再有进程的切换。  

• 线程

　　　　线程是轻量化的进程，是程序执行流的最小单位；由线程ID、程序计数器、寄存器集合和堆栈组成；线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。

• 进程与线程区别

　　　　（1）一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。线程(Thread)是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。 　　　　（2）进程拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存。从而线程效率更高 　　　　（3）进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮。 　　　　（4）进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。

• 相比进程，线程有什么好处

　　　　（1）易于调度。 　　　　（2）提高并发性。通过线程可方便有效地实现并发性。进程可创建多个线程来执行同一程序的不同部分。 　　　　（3）开销少。创建线程比创建进程要快，所需开销很少。。 　　　　（4）利于充分发挥多处理器的功能。  

• 相比进程，线程有什么缺点

　　　　（1）线程之间的同步和加锁控制比较麻烦 　　　　（2）一个线程的崩溃影响到整个程序的稳定性 　　　　（3）线程多了之后，线程本身的调度也是一个麻烦事儿，需要消耗较多的CPU   

•  IPC方式

　　　　（1）管道：半双工；用于父子、兄弟之间。 　　　　（2）命名管道（FIFO） 　　　　（2）消息队列：消息链表存于内核，每个消息队列由消息队列标识符标识；于管道不同的是，消息队列存放在内核中，只有在内核重启时才能删除一个消息队列；消息队列的大小受限制。 　　　　（3）信号量（semophore）：常用来处理临界资源的访问同步问题。临界资源：为某一时刻只能由一个进程或线程操作的资源。 　　　　（4）共享内存：可以说是最有用的进程间通信方式，也是最快的IPC形式。 　　　　（5）套接字：可用于不同机器之间。 　　　　（6）信号（Signal）

• 线程同步方式

　　　　（1）临界区：当多个线程访问一个独占性共享资源时，可以使用临界区对象。拥有临界区的线程可以访问被保护起来的资源或代码段，其他线程若想访问，则被挂起，直到拥有临界区的线程放弃临界区为止。 　　　　（2）互斥量：互斥对象和临界区对象非常相似，只是其允许在进程间使用，而临界区只限制与同一进程的各个线程之间使用。 　　　　（3）条件变量：一个线程被挂起，直到某件事件发生。 　　　　（4）信号量：当需要一个计数器来限制可以使用某共享资源的线程数目时，可以使用“信号量”对象。CSemaphore类对象保存了对当前访问某一个指定资源的线程的计数值，该计数值是当前还可以使用该资源的线程数目。如果这个计数达到了零，则所有对这个CSemaphore类对象所控制的资源的访问尝试都被放入到一个队列中等待，直到超时或计数值不为零为止。 　　　　（5）事件：允许一个线程在处理完一个任务后，主动唤醒另外一个线程执行任务。