进程和线程

操作系统

进程

基本概念

进程：独立功能程序在数据集合汇总的动态执行过程。
组成：程序，数据，进程控制块（PCB）（控制进程运行信息集合）
状态信息：代码、收据、状态寄存器、通用寄存器、进程占用系统资源
特征：动态，并发，独立性，特约性
进程信息：调度和状态信息，进程间通信，存储管理信息，进程所用资源，数据结构连接信息（链表、索引，进程队列）
进程标识信息，处理机现场保存，进程控制信息。

进程状态

• 状态信息
  创建、执行（处理机调度）、等待程序内部原理、抢占（优先级）、唤醒（操作系统、其它进程）、结束
• 三状态进程模型
  New-->就绪Ready--等待Blocked--运行Running-->Exit
• 进程挂起模型
  挂起进程放在硬盘，减少进程占用内存
• 常见状态
  等待挂起：等待事件（位置）
  就绪挂起：外存，只需进入内存运行
  挂起（内存）：等待-->等待挂起，就绪-->就绪挂起（高优先级），运行-->就绪挂起（抢占）
  挂起（外存）：等待挂起-->就绪挂起

进程控制

进程切换

上下文切换：切换前保存上下文（寄存器、CPU状态、内存地址空间），切换后恢复进程上下文，快速切换（10ms）

进程创建

Windows：createProcess
Unix：
--|fork：复制父进程所有变量和内存，复制父进程所有CPU寄存器，子进程fork返回值为0，父进程fork返回子进程标识符，子进程使用getpid()获取PID
--|exec：加载，重写（PID不变）

进程加载

exec加载一个新程序(argc,argv)启动参数，exec调用成功时，运行了不同的程序代码段、堆栈和栈等完全重写。

进程等待和退出

wait()：系统调用用于父进程等待子进程结束，子进程通过exit()向父进程返回值，父进程通过wait()接受并处理返回值。
wait()系统调用：
（1）子进程存活，子进程调用exit(),唤醒父进程，将exit()返回值作为父进程wait返回值
（2）僵尸子进程时，wait()立即返回值
（3）无子进程，wait直接返回。

相关函数

有序退出：exit()系统调用功能
优先级控制：nice()
调度控制：ptrace()进程控制另一个进程执行
定时：sleep()定时器等待

线程

基本概念

线程：指令执行流状态，指令执行流最小单位，CPU调度基本单位
优点：多线程并发，共享地址空间和文件资源
缺点：线程崩溃

进程 vs 线程

（1）资源分配 vs CPU调度
（2）进程完整资源平台线程独享指令流执行资源
（3）线程具有就绪、等待、运行状态及转换
（4）线程：时间和空间开销小（并发执行）

线程分类

• 用户线程
  用户空间实现、用户线程函数库、TCB切换快，拥有自己的线程调度算法
• 内核线程
  内核实现，系统调用，CPU时间打，开销大
• 轻权进程
  内核实现，支持用户线程，一个进程一个/多个轻量级线程，每个轻权进程由一个单独的内核线程来支持