2.2進程控制與同步
一、進程控制
1、進程控制的基本過程：
1）進程的創建? 2）進程的終止? 3）進程的阻塞與喚醒? 4）進程的掛起和激活
2、系統中運行的進程并不都是孤立的，有的進程運行后，會調用其他進程來執行，這樣就組成了進程間的父子關系。
（一）進程的創建
1、一個進程創建另一進程的原因
1）用戶登錄? ?2）作業調度? ??
3）提供服務：運行中的用戶程序提出功能請求，要創建服務進程
4）應用請求：應用程序自己創建進程，完成特定功能的新進程。
2、創建過程（重點）
(1)申請空白PCB
(2)為新進程分配資源：內存資源的處理
(3)初始化進程控制塊：信息填寫
(4)將新進程插入就緒隊列
注：上述過程不可以被打斷！！
（二）進程的終止
1、引起進程終止的事件
1）正常結束? ?2）異常結束? ?3）外界干預
2、終止過程
(1)根據進程標示符，檢索出該進程PCB，讀其狀態。
? ? ?如果是執行態，就立即終止并置調度標志為真，指示重新進行調度。??
? ? ?如果有子孫程序，也要終止以防成為不可控進程。
(2)歸還全部資源至其父進程或系統。
(3)將該進程PCB從所在隊列或鏈表中移出。
（三）進程的阻塞與喚醒
1、引起進程阻塞和喚醒的事件
1）請求系統服務的滿足情況
2）啟動某種需等待（I/O）操作
3）合作需要的新數據尚未到達
4）執行某功能的進程暫時無新工作可做(如發送數據進程)
2、阻塞和喚醒過程
阻塞：
由進程調用阻塞原語阻塞自己是主動行為。
1）將PCB中的狀態改為阻塞
2）該PCB加入到阻塞隊列中
3）轉進程調度，將處理機分配給另一進程
4）進行進程切換，即根據兩切換進程的PCB，保護與重新設置處理機狀態。
喚醒：
1）把阻塞進程從等待該事件的阻塞隊列中移出
2）將其PCB中的現行狀態改為就緒
3）將PCB插入到就緒隊列中。
（四）進程的掛起與激活
1、掛起：
掛起原語將指定進程或阻塞進程掛起。
1）檢查被掛起進程狀態，活動就緒則改為靜止就緒，活動阻塞則改為靜止阻塞
2）將該PCB復制到內外存指定區域
3）若掛起的進程是執行態，則需重新進行進程調度。
注：進程只能掛起自己或其子孫進程。
2、激活：
1）若掛起進程在外存上，將其調入內存
2）檢查進程狀態，若處于靜止就緒，則改為活動就緒，若處于靜止阻塞，則改為活動阻塞
二、進程同步
1、兩種制約關系
1）間接相互制約關系：主要源于資源共享（互斥）
2）直接相互制約關系：主要源于進程合作（有序）
2、進程同步的任務：
使并發執行的諸進程之間能有效地共享資源和相互合作，從而使程序的執行具有可再現性。
3、臨界資源：
1）一次僅允許一個進程使用的資源。
2）共享變量應按臨界資源處理，一個進程還沒用完畢前不能讓其他進程使用。
4、生產者—消費者問題：
1）沒有產品不能取，沒有空間不能放。也不能同時對一個空間進行取和放
2）緩沖池組織為循環緩沖
?in加1表示為in:=(in+1)mod n? ? ? ? ? ? ? ? ? ?out加1表示為out:=(out+1)mod n
?當(in+1)mod n=out時表示緩沖池滿? ? ? ??in=out表示緩沖池空
3）若是一群生產者和消費者，生產者之間共同要影響的變量in要互斥；消費者間的out也一樣；
5、互斥：
在操作系統中，當一個進程進入臨界區使用臨界資源時，另一個進程必須等待，直到占用臨界資源的進程退出臨界區，我們稱進程之間的這種相互制約關系為“互斥”。
同步：
多個相互合作的進程，在一些關鍵點上可能需要互相等待或互相交換信息，這種相互制約關系稱為進程同步關系。可理解為“有序”。
6、臨界區
1）每個進程中訪問臨界資源的那段代碼叫臨界區。
2）為了正確同步，對臨界區的代碼要增加控制
3）進程代碼分四部分：
repeat
entry? section? 進入區：對欲訪問臨界資源檢驗。若未被訪問，設正在訪問標志
critical? section? ? ? ? ? ?臨界區：訪問臨界資源的代碼
exit? ?section? ? ? ? ? ? ? ? ?退出區：將正在訪問的標志恢復為未被訪問的標志
remainder???section? ? ? 剩余區：其余部分
until?? false
7、同步機制應遵循的規則
1）空閑讓進：資源使用最基本原則
2）忙則等待：保證互斥
3）有限等待：合適時被喚醒防止死等
4）讓權等待：能主動釋放CPU防止忙等
8、實現互斥的方法：
先修改、后檢查、后修改者等待
Repeat
flag[i]=true;? turn=j;
While(flag[j] and turn=j)??do no-op;
操作R的代碼
flag[i]=false;
??? …(其他操作)
Until
false
9、同步控制的關鍵
1）不被打斷的進行標志值的判斷和修改
2）制定一種寫法，使標志的使用適用于各種具體應用情況
