进程控制

相关： os 0916 week2

进程切换 (内核当中的

上下文切换，暂停当前运行进程，从运行态变成其他状态；调度另一个进程从就绪状态变成运行状态。 要求：

1. 切换前，保存进程上下文
2. 切换后，恢复进程上下文
3. 快速切换。频繁的操作。系统运行效率。汇编实现。 进程生命周期的信息：

• 寄存器
• cpu状态
• 内存地址空间（大部分不用保存）

进程控制块 PCB：内核的进程状态记录

• 内核为每个进程维护了对应的进程控制块， 保存信息
• 内核将相同状态的进程的PCB放置在同一队列， 如何组织
  • 就绪队列
  • I/O等待队列
    • 每个设备一个队列，磁带0/1；磁盘0
  • 僵尸队列

后面三个为用户提供的系统调用服务

进程 创建

fork() exec()

fork()

父子进程，pid不同。

• 复制父进程的所有变量和内存
• 复制父进程的所有CPU寄存器（有一个寄存器除外）
• 返回值不同，子进程返回0,父进程返回子进程的pid.
• 地址空间的复制。 代码 数据 堆栈 除了数据的childpid部分区别。

exec() 程序加载和执行

系统调用exec()加载可执行的新程序取代当前运行进程

把整个地址空间换掉。代码 数据堆栈。

fork的开销

对子进程分配内存，复制父进程的内存和cpu寄存器到子进程里，开销昂贵。 在大多数情况下，我们调用fork之后调用execm在fork()操作中内存复制是没有作用的，子进程可能关闭打开的文件和连接。为什么不能结合它们在一个调用中？ vfork() 创建进程时，不再创建一个同样的内存映像，一些时候称为轻量级fork,子进程应该几乎立即调用exec,现在使用cow技术。

进程加载

• 允许进程加载一个完全不同的程序，并从main开始执行。（即_start）
• 允许进程加载时指定启动参数（argc,argv）
• exec调用成功时
  • 它是相同的进程
  • 但是运行了不同的程序
• 代码段、堆栈和数据等完全重写

进程等待与退出 父子 关系

父进程等待子进程

• wait() 系统调用用于父进程等待子进程的结束
  • 子进程结束时通过exit()向父进程返回一个值
  • 父进程通过wait()接受并处理返回值
• wait()系统调用的功能
  • 有子进程存活时，父进程进入等待状态，等待子进程的返回结果 当某子进程调用exit时，唤醒父进程，将exit返回值作为父进程中wait的返回值
  • 有僵尸子进程等待时，wait()立即返回其中的某一个值？？
  • 无子进程存活时，wait()立刻返回

有序终止 exit()

• 进程结束执行时调用exit(),完成进程资源回收
• exit()系统调用的功能
  • 将调用参数作为进程的“结果”
  • 资源回收，关闭打开的文件，分配的内存，创建的内核相关数据结构
  • 检查父进程是否还存活
    • 若存活，保留结果的值直到父进程需要它，进入僵尸 zombie/defunct状态
    • 若没有，释放所有的数据结构，进程结束
  • 清理所有等待的僵尸进程
• 进程终止时最终的垃圾收集