学习日期：2024.6.29

内容摘要：进程的基本概念和特征、状态和转换

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进程的概念

程序与进程

程序：是静态的，是存放在磁盘里的可执行文件，就是一系列的指令集合

进程（Process）：是动态的，是程序的一次执行过程。

比如说，电脑里的QQ应用，是一个程序，但我们可以同时打开三次QQ，此时打开任务管理器，会看到三个腾讯QQ“应用”，这就是进程，同一个程序多次执行会对应多个进程。

进程控制块PCB

操作系统是进程的管理者，那么要如何区分这些进程？

操作系统会给每个进程分配唯一的PID（Process Identifier，进程控制符），相当于各个进程的身份证，程序一运行，系统就会自动分配给进程。进程终止后，PID会被系统回收，也可能被继续分配给新运行的程序。

操作系统要记录PID、进程所属的UID（User Identifier，用户标识符），还要记录给进程分配了哪些资源（如分配了多少内存、正在使用哪些I/O设备、网络流量使用情况等），以及进程当前的状态（就绪态、运行态、阻塞态等等）

这些信息，以及其它所有操作系统对进程进行管理工作所需的信息，都被保存在一个数据结构PCB（Process Control Block）当中，即进程控制块。

PCB是进程存在的唯一标志，当进程被创建时，操作系统为其创建PCB，当进程结束时再回收。

进程的组成

进程实体由PCB，程序段，数据段组成。

为什么不说“进程”？——因为进程是一个动态的概念，进程实体可以理解为进程在运行过程中某一瞬间的照片，反映进程在该瞬间的状态，在进程运行的过程中，进程实体是在不断变化的。

PCB是给操作系统用的，程序段和数据段是给进程自己用的。

进程是进程实体的运行过程， 是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

一个进程被“调度”，就是说操作系统决定让这个进程上CPU运行。

进程的特征

动态性：进程是程序的一次执行过程， 是动态的产生、编号、消亡的。（进程最基本的特征）

并发性：内存中有多个进程实体，各进程可以并发执行。

独立性：进程是能独立运行、独立获得资源、独立接受调度的基本单位。

异步性：各进程按各自独立的、不可预知的速度推进，可能导致运行结果的不确定性。

结构性：每个进程都会配置一个PCB。从结构上看，进程由程序段、数据段、PCB组成。

进程的状态和状态转换（重点）

创建态：进程正在被创建时的状态，此时操作系统会为进程分配资源，初始化PCB。

就绪态：进程创建完成后的状态，处于此状态的进程已经具备运行条件，但由于没有空闲CPU，暂时不能运行。

运行态：进程正在运行时的状态，CPU会执行该进程对应的程序。当CPU空闲时，操作系统就会选择一个就绪进程运行。

阻塞态：进程运行的过程中，可能会等待某个事件的发生（如等待某种系统资源的分配，或者其它进程的响应），此时操作系统会让这个进程下CPU，进程进入阻塞态。当CPU空闲时，又会选择另一个“就绪态”进程上CPU运行。

终止态：进程可以执行exit系统调用，请求操作系统终止该进程，此时进程会进入终止态。操作系统会让该进程下CPU，并回收内存空间、PCB等资源。

进程状态的转换——“丁字裤”

运行态到阻塞态是进程主动的，但是从阻塞态到就绪态不是，因为进程能决定它等待的资源什么时候才能获得。

就绪、运行、阻塞中间三个状态是基本状态，进程的整个生命周期中，大部分时间都处于这三种基本状态。单CPU状态下，同一时刻只会有一个进程处于运行态，多核CPU的情况下可能有多个进程处于运行态。在PCB中，会有一个变量state来标识当前状态。

进程的组织

链式方式

操作系统管理一系列的队列，每个队列都会管理相应状态的PCB，就绪队列的指针指向就绪队列的PCB（通常会把优先级高的放在队头），阻塞队列的指针指向处于阻塞状态的PCB，依此类推。

有的操作系统还会根据阻塞原因的不同，划分出多个阻塞队列。

索引方式

操作系统根据进程状态的不同，建立几张索引表，持有指向各个表的指针。

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 内容总结自王道计算机考研《操作系统》 和 人民邮电出版社《操作系统导论》