第三章读数笔记

Unix/Linux进程管理

3.1多任务管理

• 一般来说，多任务处理指的是同时进行几项独立活动的能力。在计算机技术中，多任务处理指的是同时执行几个独立的任务。在单处理器（单CPU）中，一次只能执行一个任务，多任务处理是通过在不同任务之间多路复用CPU的执行时间来实现的，即将CPU执行操作从一个任务切换到另一个任务。这种逻辑并行性被称为“并发”。在多处理器（多核CPU）中，同时执行多个任务这种并行性称为“并行”。

3.2进程的概念

• 在操作系统种中，任务也称为进程，与程序不同，程序是静态的，而进程是动态的。在实际应用中，进程和任务这两个术语可以互换。
• 进程的定义：进程是对映像的执行。
• 进程的数据结构：进程控制块（PCB）或任务控制块（TCB），称为PROC结构体。一个简单的PROC结构体如下：
  
• 单CPU系统中，操作系统内核经常会使用PROC指针，指向当前正在执行的PROC。
• 多CPU的多处理操作系统中，可在不同的CPU上实时、并行执行多个进程。因此多处理器系统中正在运行的[NCPU]可能是一个指针数组，每一个元素指向一个正在特定CPU上运行进程。

3.3多任务处理系统

多任务处理系统MT编程示例如下（示例代码过长，在此不予展示）：

• type.h文件：定义了系统常数和表示进程的简单PROC结构体。
• ts.s文件：在32位GCC汇编代码中可实现进程上下文切换。
• queue.c文件：可实现队列和链表操作函数。
• t.c文件：t.c文件定义MT系统数据结构、系统初始化代码和进程管理函数。

3.4进程同步

• “并发”执行时协调各进程正确有序地执行。
• 最简单的进程同步工具：休眠与唤醒操作。

3.4.1休眠操作

• 休眠条件：当某个进程申请资源或等待事件发生却没能得到“满足”时，该进程就会在某个事件值上进入休眠状态，，该事件值表示休眠原因。
• 休眠操作实现：可在PROC结构体中添加一个event字段，并实现ksleep(int event)函数（当event参数满足休眠条件时，执行休眠操作）。
• 修改后的PROC结构体如下：
  
• ksleep（int event）函数算法如下：
  

3.4.2唤醒操作

• 当某一个等待的时刻到来时，kwakeup()函数将被调用以唤醒等待这一时间值的所有程序，值得一提的是被唤醒的进程不会被允许立刻申请资源，而是一个一个排队等待到来的资源。
• kwakeup()函数算法如下：
  

3.5进程终止

• 正常终止：进程调用exit(value)。发出-exit(value)系统调用来执行在操作系统内核中的kexit(value)。
• 异常终止：进程因为某个信号而异常终止。
  以上二者均会调用kexit()函数。