前驱图，程序执行和进程状态

前驱图

现在有两个任务分别为p1,p2; 只有执行了p1,才可以执行p2，此时可以称p1为p2的前驱。通过符号语言表示如下：

p1->p2

程序的执行

下面引进一段代码来理解进程的概念，代码语句编号

编号	代码
1	printf("The process id = %d\n", pid);
2	printf("Hello from child process: %d\n", getpid());
3	printf("Hello from father process: %d\n", getpid());

fork()

Clone the calling process, creating an exact copy.

Return -1 for errors, 0 to the new process,

and the process ID of the new process to the old process.

顺序执行

2/single_process.c

#include "stdio.h"

#include "unistd.h"

void main() {

   

    int pid = getpid();

    printf("The process id = %d\n", pid);

    if(pid == -1) {

        perror("fork error!");

    } else if(pid == 0){

        printf("Hello from child process: %d\n", getpid());

    } else {

        printf("Hello from father process: %d\n", getpid());

    }

}

The process id = 62148

Hello from father process: 62148

由于是顺序执行，且只有一个进程，进程的执行过程为：

进程前驱图	p主->p1
代码语句前驱图	A1->A3

注：单个进程的代码中，调用或者说进入这个进程的前一个进程成为p主，本进程标记为p1,用A来表示。

并发执行


2/multiple_process.c



#include "stdio.h"

#include "unistd.h"

void main() {

   

    int pid = getpid();

    printf("The process id = %d\n", pid);

    if(pid == -1) {

        perror("fork error!");

    } else if(pid == 0){

        printf("Hello from child process: %d\n", getpid());

    } else {

        printf("Hello from father process: %d\n", getpid());

    }

}

The process id = 62397

Hello from father process: 62386

The process id = 0

Hello from child process: 62397

进程的执行顺序为：

进程前驱图	p主->p1->p2->p1->p0->p2
代码语句前驱图	A1->A3->B1->B2

进程的定义

程序的一次执行

struct task_struct{
...
unsigned short uid;
int pid;
int processor;
...
volatile long state;
long prority;
unsighed long rt_prority;
long counter;
unsigned long flags;
unsigned long policy;
...
Struct task_struct *next_task, *prev_task;
Struct task_struct *next_run,*prev_run;
Struct task_struct *p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*pysptr,*p_ptr;
...
};

Linux系统的PCB包括很多参数，每个PCB约占1KB多的内存空间。用于表示PCB的结构task_struct简要描述如下：

下面对部分数据成员进行说明:
(1)unsigned short pid 为用户标识
(2)int pid 为进程标识
(3)int processor标识用户正在使用的CPU,以支持对称多处理机方式；
(4)volatile long state 标识进程的状态，可为下列六种状态之一：
可运行状态(TASK-RUNING);
可中断阻塞状态(TASK-UBERRUPTIBLE)
不可中断阻塞状态(TASK-UNINTERRUPTIBLE)
僵死状态(TASK-ZOMBLE)
暂停态(TASK_STOPPED)
交换态(TASK_SWAPPING)
(5)long prority表示进程的优先级
(6)unsigned long rt_prority 表示实时进程的优先级，对于普通进程无效
(7)long counter 为进程动态优先级计数器，用于进程轮转调度算法
(8)unsigned long policy 表示进程调度策略，其值为下列三种情况之一：
SCHED_OTHER(值为0)对应普通进程优先级轮转法(round robin)
SCHED_FIFO(值为1)对应实时进程先来先服务算法；
SCHED_RR(值为2)对应实时进程优先级轮转法
(9)struct task_struct *next_task,*prev_task为进程PCB双向链表的前后项指针
(10)struct task_struct *next_run,*prev_run为就绪队列双向链表的前后项指针
(11)struct task_struct *p_opptr,*p_pptr,*p_cptr,*p_ysptr,*p_ptr指明进程家族间的关系，分别为指向祖父进程、父进程、子进程以及新老进程的指针。

进程的状态

(4)volatile long state

标识进程的状态，可为下列六种状态之一：

可运行状态	TASK-RUNING	执行
可中断阻塞状态	TASK-UBERRUPTIBLE	中断
不可中断阻塞状态	TASK-UNINTERRUPTIBLE	中断
僵死状态	TASK-ZOMBLE	终止
暂停态	TASK_STOPPED	就绪
交换态	TASK_SWAPPING	创建

2/single_process.c

#include "stdio.h"

#include "unistd.h"

void main() {

   

    int pid = getpid();

    printf("The process id = %d\n", pid);

    if(pid == -1) {

        perror("fork error!");

    } else if(pid == 0){

        printf("Hello from child process: %d\n", getpid());

    } else {

        printf("Hello from father process: %d\n", getpid());

}

return;

}

以以上代码为例，printf一次可以看作一次I/O请求。

那这段程序执行的过程的进程状态改变如下：