当前位置：文档之家 › 第3章 进程管理 网络操作系统精品PPT课件

第3章 进程管理 网络操作系统精品PPT课件

  • 格式：ppt
  • 大小：1.23 MB
  • 文档页数：94

下载文档原格式

  / 94

合集下载

操作系统进程管理2PPT课件

操作系统进程管理2PPT课件

2
1
3
4
5
7 6
Fig2-2 前趋图示例
7
.
1.2程序的顺序执行
顺序是指程序执行时，仅当前一操作完成后，才 能执行后继操作。
I1
C1
P1
I2
C2
P2
特点： ➢ 顺序性 ➢ 封闭性（运行时独占资源，与外 界封闭） ➢ 可再现性
8 .
1.3程序并发执行
1. 思想：以输入、计算、打印三个操作为例：对于某 一作业的三个操作必存在顺序关系，但多个作业之 间并不一定。其前趋图如下：
16 .
2.3进程的特征
5）结构特征：为能正确的执行并发，为每一个进程配置
了一个数据结构，称为进程控制块（PCB）。则一个进 程实体就由数据段、程序段、PCB三部分构成。
• 进程实体 = 数据段+程序段+PCB
PCB
私有 数据块
程 序 段
进程的结构
• 程序和进程不一定具有一一对应的关系。 17 .
19 .
2.5 进程的类型与区别
进程的类型
▪ 在系统中同时有多个进程存在，但归纳起来 有两大类：
▪ 1、系统进程 执行操作系统核心代码的进程。 系统进程起着资源管理和控制的作用。
▪ 2、用户进程 执行用户程序的进程。
20 .
2.5 进程的类型与区别
系统进程的特征 ➢ （1）系统进程是操作系统用来管理系统资源并
行活动的并发软件。 ➢ （2）系统进程之间的关系由操作系统自己负责。 ➢ （3）系统进程直接管理有关的软、硬设备的活
动。 ➢ （4）在进程调度中，系统进程的优先级高于用
户进程。
21 .
2.5 进程的类型与区别

操作系统ppt课件完整版

操作系统ppt课件完整版

分时操作系统
分时操作系统采用时间片轮转的方式处理 多个用户的请求，保证了每个用户都能得 到及时的响应。
网络操作系统
网络操作系统具有强大的网络管理功能， 支持多种网络协议和网络服务，使得计算 机网络更加高效、可靠、安全。
实时操作系统
实时操作系统能够在规定的时间内对外部 输入的信息做出处理，并控制所有实时设 备和实时任务协调一致地工作。
动态分区
根据作业的大小动态地建 立分区，使分区大小正好 适应作业的需要。
分区的分配与回收
采用一定的算法将空闲分 区分配给请求者，当作业 完成后将作业占用的分区 回收。
页式存储管理
01 02
基本思想
将程序的逻辑地址空间划分为固定大小的页，而物理内存划分为同样大 小的页框。程序加载时，可将任意一页放入内存中任意一个页框，实现 离散分配。
中断处理的概念
中断处理是指当设备发出中断请求时，CPU暂 停当前任务并转去处理中断请求的过程。
ABCD
设备驱动程序的功能
包括设备的初始化、设备的打开和关闭、设备的 读写以及设备的状态查询等。
中断处理的流程
包括中断请求的响应、中断服务程序的执行以及 中断返回等步骤。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
THANKS
感谢观看
访问控制与安全策略
访问控制机制
操作系统通过用户认证、文件权限、访问控制列表（ACL）等机制 实现访问控制，防止未经授权的访问。
安全策略实施
操作系统应实施强制访问控制（MAC）、自主访问控制（DAC） 等安全策略，确保只有经过授权的用户才能访问敏感资源。
审计与监控
操作系统应具备审计和监控功能，记录用户的操作行为，以便事后分 析和追责。

《操作系统课件：进程管理》

《操作系统课件：进程管理》
完成执行或被终止。
进程的创建与终止
创建进程
操作系统通过调用系统调用或其他进程来创建新进 程。
终止进程
进程可以正常终止或被其他进程强制终止。
进程调度的分类
1 非抢占式调度
进程不会被强制中断，直到主动让出CPU。
2 抢占式调度
操作系统会根据一定的优先级或时间片来中断正在运行的进程，将 CPU分配给其他进程。
进程同步的基本概念
进程同步是确保多个进程按照特定顺序执行的机制，以避免竞态条件和数据不一致的问题。
进程同步机制之互斥锁
互斥锁是最常用的进程同步机制，它确保在同一时间只能有一个进程访问共享资源。
操作系统课件：进程管理
本课程将详细介绍进程管理的各个方面，包括进程概念、进程状态与转换以 及进程调度算法等。让我们一起深入了解操作系统中最重要的组成部分之一。
什么是进程
进程是操作系统中正在执行的程序的实例。它是计算机系统中最基本的执行 单位，具有独立的内存空间和执行上下文。
进程控制块（PCB）的概念
进程控制块是操作系统中用于管理和控制进程的数据结构。它包含了进程的 状态信息以及与之相关的各种属性，如进程ID、优先级和资源占用情况。
进程状态及转换
创建
进程正在被创建，分配资源 并初始化。
就绪
进程已准备好执行，正在等 待CPU的分配。
运行
进程正在执行中。
阻塞
进程由于等待某种事件（如I/O操作）而暂停执 行。
进程调度算法的比较
先来先服务 （FCFS）
按进程到达的先后顺 序进行调度，非抢占 式。
最短作业优先 （SJF）
选择估计运行时间最 短的进程优先执行， 非抢占式。
轮转调度（RR）

第3章进程管理PPT教学课件

第3章进程管理PPT教学课件
可重入程序（纯代码）：执行过程中不变的代 码。
2020/12/12
6
进程的特性
并发性：系统中同时存在着若干进程。 动态性：进程状态不断变化。 独立性：进程是分配资源的独立单位。 交往性：与其它进程交换信息。 异步性：以不可预知的速度向前推进。 结构性：一个进程包括三个部分：程序，
数据，进程控制块。
2020/12/12
9
进程状态及其转换
➢ 进程基本状态
➢ 就绪：拥有了除CPU之外的所有资源。 ➢ 运行：进程在CPU上运行。 ➢ 等待：进程等待某事件发生，如：读磁盘，打印、读
文件等等。
➢ 进程状态之间的转换
➢ 创建一个进程时，进程处于就绪状态。 ➢ 随着拥有（或等待）的资源不同，进程在不同的状态
4、哪些状态的转换是可能的，哪些是不可能 的。如：等待运行（）。
5、一个完整的进程由程序、数据、进程控制
快组成。进程的任何状态变化都在PCB之中
反映出来。
2020/12/12
12
进程队列
处在就绪状态和等待状态的进程不止一个。 （但在任一时刻，处在运行状态的进程最多 只有一个）。
引起进程状态变化的原因也很多。
2020/12/12
7
进程控制块（PCB）
定义：描述进程外部特性的数据结构。
内容：
标识信息：进程标识符；特征；当前状态。
说明信息：拥有资源和等待资源。内存地址、 I/O设备、外存、数据区等。
管理信息：进程优先数；队列指针。
现场信息：记录进程释放处理机时的现场信 息，PSW、通用寄存器等。
作用：PCB是进程存在的唯一标志。进程 的动态、并发特性通过PCB表现出来。
2020/12/12
8

《进程管理》课件

《进程管理》课件

和协作。
进程迁移
02
为了提高系统可靠性和可用性，分布式系统支持进程迁移，确
保关键任务能够持续运行。
负载均衡
03
分布式系统通过负载均衡技术，将任务分配到不同节点上执行
，提高系统整体性能。
THANKS
感谢观看
当系统中存在多个等待资源的进程，且每 个进程都持有至少一个资源并等待获取被 其他进程持有的资源时，就会产生死锁。
通过设置资源分配顺序或限制资源请求量 来避免饥饿。
• 死锁预防
• 死锁避免
通过破坏死锁产生的必要条件来预防死锁 ，例如预先分配资源、设置最大需求量等 。
在分配资源时进行检测和限制，避免产生 死锁，例如银行家算法。
进程的状态及其转换
总结词
阐述进程的三种基本状态及转换关系
详细描述
进程状态分为新建、运行、阻塞和就绪等状态。新建状态是进程被创建时的状态，运行状态是进程获 得CPU并执行的状态，阻塞状态是进程等待某个条件成立而暂时无法执行的状态，就绪状态是进程已 具备运行条件但未获得CPU时的状态。不同状态之间可以相互转换。
进程管理在操作系统中的应用
01
02
03
进程调度
操作系统通过进程调度算 法，合理分配系统资源， 确保进程能够高效地运行 。
进程同步
操作系统提供进程同步机 制，实现多个进程之间的 协同工作，避免资源竞争 和死锁。
进程通信
进程之间通过消息传递、 共享内存等方式进行通信 ，实现数据交换和协同工 作。
多核处理器下的进程管理技术
进程与程序的区别和联系
总结词
比较进是程序的一次执行过程，具有动态特性和独立性。 程序是静态的，而进程是动态的。程序是永存的，进程是暂时的。程序是过程的代码， 而进程是执行这些代码的过程。一个程序可以对应多个进程，但一个进程不能对应多个

《进程管理》PPT幻灯片

《进程管理》PPT幻灯片
⑷处理机状态（CPU现场保护）
• 通用R • PC指令计数器 • 程序状态字PSW • 用户栈指针
26.09.2020
20
CPU现场保护信息（进程上下文）
当处理机被中断时，各种Register的内容都必须保存在被中断进 程的PCB中，以便在改进程重新执行时，能从断点继续执行。
(1)通用R（用户可视寄存器）8-32个(在RISC结构中，可超过10 0）
LIST在一个特殊区域） • 3. 初始化PCB • 4. 将新进程插入就绪队列。
26.09.2020
31
创建原语
Procedure create (n,s0,P0,m0,R0,acc)
begin
i:=get internal name(n);
获得内部名
i.id :=n;
填外部名
i.priority := P0; i.CPUstate:= s0; i.mainstore:= m0; i.resources:= R0; i.status:=readys;
运行队列：单机系统中整个系统一个。
26.09.2020
23
2.1.5进程控制块(2)
• 链接方式 把具有相同状态的PCB，
用其中的链接字，链接 成一个队列。
执行指针
就绪队列指针
多个 阻塞队列指针
空闲队列指针
26.09.2020
PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5 PCB6 PCB7 PCB8 PCB9
思考：① 哪些程序段的执行必须是顺
序的？为什么？
② 哪些程序段的执行是可并行的？为
什么？
6
程序的并发执行(2)
• 二、特征
• 间断性 • 失去封闭性：主要由共享资源引起 • 不可再现性：P37例，设N的初值为n。

第3章进程管理


唤醒，运行等。
控制进程实现 状态的转换
第3章 进程管理
操作系统基础 19
3.4 进程控制
• 2、原语（是一段功能程序） 系统所提供的为实现上述对进程控制的各个功能程
序称为原语。 3、进程的族系
系统内只有进程才能建立进程，这种进程的父子关 系所形成的进程间的层次（家族）体系，称为进程族系， 或称进程树。
• 2、进程与程序的区别 ！进程是程序的执行（动态），程序是指令集合。 ！进程有生命周期，程序是永久的。 ！进程含有程序，数据和状态。 ！一个程序可与多个进程相对应。 ！一个进程可以包括多个程序。 进程是动态的， 程序是静态的。
第3章 进程管理
操作系统基础 7
3.2 进程的状态
• 3.2.1 进程的状态及其变化
P1
•
父进程
第3章 进程管理
建立
P2
子进程
……
操作系统基础 20
3.4 进程控制
• 4、建立进程原语
1）建立进程原语：用于父进程建立子进程，即实现：
建立子进程的PCB
初始化PCB（填入参数）
分配存储空间
将子进程PCB插入就绪队列
2）建立进程原语的PASCAL语言描述：
见pp48程序
第3章 进程管理
由于系统内进程的并发（相互制约）性，将使进程的状
态发生变化。
这些约束条件为：
其上是否有正在运行的进程
1、CPU是否空闲
进程已进入内存了吗？
2、进程是否已具备了被执行的条件 外设忙则需等待
3、进程有无外部设备的要求或数据要求
4、进程间有无顺序性或制约性等
一个进程是否在另 一进程后运行？
第3章 进程管理
进程队列，进程队列是一种数据结构。 构成队列的方法：

网络操作系统 第三章_ppt课件


3.3通信原语设计
二.同步和异步原语 1.同步原语: 当进程调Send原语发送消息 后,便进入阻塞状态,直到消息发 送完,才能执行Send的后继语句。 当进程调Receive原语时,便阻塞, 直到收到消息保存好,才返回控 制并执行原语的后继语句。 故上述Send和Receive原语称 为同步的(阻塞的)通信原语。 形式如下： Send(dest, & mptr) 功能:将mptr指向的消息发 给标识符为dest的进程。
3.6 组通信
一. 概述:见右图 发送进程<------->接收进程 组:在某系统中或在用户指 定方式下 ，相互作用的进程 进程 进程 的集合。 特征:1对多（一个发送者发， 组中多个接收者收）;动态性 (可建立、取消组,加入、撤 离组)。 目的:将一组进程抽象为一 实体。这样 一个进程可向一 组服务器发送消息,而不必知 道服务器在哪及有多少。 组通信(机制): 实现在一次 操作下将一个消息发送给多 个接收者的通信机制。 点-点通信
网络操作系统 第三章
第三章 网络os的通信
3. 利用信号量S实现进程间同步 . 进程间的同步模型:初始 S=0 进程 P1 进程 P2 L1:P(S) L2:V(S) … … (P1受P2制约，故为非对称同步)
例:生产者 、消费者问题
例：进程P1、P2共享一变量 count(临界软件资源）,初始 count=0, 信号灯s=1 。
3.5 比较 两种通讯方式 ： (1) 通信原语: 较大灵活性 (2) 远程过程调用:使用方便, 格式化好,透明性强。 RPC的缺点: 缺乏灵活性 (1) 在不同机型间调用参数通 用性不强。 (2)一次调用多次接收返回结 果的能力不足。 (3)缺乏传送大量数据的能力。

第三章进程管理(2).ppt

2、可再现性 如果程序在不同的时间重复执行， 只要执行时的初始条件相同，程序运 行结果必然相同。
9
3、封闭性 程序在运行时独占全部系统资源， 这些资源的状态只由程序本身确定， 只有该程序的操作才能改变资源的状 态。所以，程序在执行过程中不会受 到外界因素的影响。 4、与时间无关性 程序的运行结果与它执行的速度 无关。
第三章 进程管理
1
• 处理机是计算机系统的核心资源。 • 操作系统的功能之一就是处理机管
理。 • 计算机系统的效率主要是由处理机
决定的。 • 处理机管理是整个操作系统的核心。
2
❖ 现代计算机系统多数是多道系统， 且为单处理机系统。
❖ 处理机要同时运行多个任务的程序。 ❖ 合理有效地管理和分配处理机资源，
16
2、异步性 系统中每个程序的运行是不确定 的，什么时候开始、结束不确定；运 行时走走停停，与其他程序之间相互 制约又相互依赖。
17
3、开放性 由于系统中的并发程序共享系统 资源，资源的状态不再由一个程序确 定，而是由多个程序的执行过程共同 决定的。而程序在执行中与资源状态 等外部因素有关，所以程序不再具有 封闭性。
放各种资源。
28
进程的定义： 进程是一个具有一定独立功能的
程序关于某个数据集合的一次运行活 动，它是系统进行资源分配和调度的 一个独立单位。
29
进程的两个基本特性： (1) 动态性：
➢ 进程的实质是程序的一次运行活动， 是一个动态的概念。
6
▪ 程序本身具有的顺序执行的特点 ▪ 在单道系统中程序执行时，具有顺
序执行的特点，所以又把单道系统 中的程序称为顺序程序。
7
作
作
作
业1
业2

操作系统 进程管理PPT课件


第三章 进程的描述与控制
17
PCB的内容
进程描述信息：
进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数 进程名，通常基于可执行文件名（不唯一） 用户标识符(user ID)；进程组关系
进程控制信息：
当前状态 优先级(priority) 代码执行入口地址 程序的外存地址 运行统计信息（执行时间、页面调度） 进程间同步和通信；阻塞原因
一个具有一定功能的程序关于某个数据集合 的一次运行活动。
进程是一个程序与其数据一道通过处理机的 执行所发生的活动
第三章 进程的描述与控制
7
进程同程序的比较
程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含 义，是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上 的一次执行过程，它是一个动态的概念。
程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有 一定生命期的。程序是永久的，进程是暂时的。
间断性 失去程序的封闭性 不可再现性
第三章 进程的描述与控制
6
2.1.2 进程的定义
进程的概念是60年代初首先由麻省理工学 院的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360 系统引入的。进程有很多各式各样的定义， 如：
行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上 执行时所发生的活动称为进程（Dijkstra）
第三章 进程的描述与控制
16
2.1.5 进程控制块（Process Control Block）
为了描述一个进程和其它进程以及系统资源 的关系，为了刻画一个进程在各个不同时期 所处的状态，人们采用了一个与进程相联系 的数据块，称为进程控制块（PCB）。
系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB 是系统感知进程存在的唯一标志 进程与PCB是一一对应的
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Page3
3.1.2 进程描述符task_struct (include/linux/sched.h）
Page4
进程描述符(续)
进程控制块（PCB）
• 用于标识进程的存在，感知进程的变化，从而系统能够控 制进程
• 创建一个进程时，先创建它的PCB，然后根据此PCB管理 和调度进程，当PCB被释放后，对应的进程也随之消亡。
Page17
3.1.6 进程的地址空间 Linux把进程的线性地址空间组织为一个个线
性区 • 每一个线性区对应一组连续的页 • 线性区之间不重叠
Page18
进程的地址空间(续) task_struct
struct mm_struct *mm; 内存描述符 • mm_struct 里面有一个字段mmp，指向内存线
struct list_head { struct list_head *next, *prev;
};
Page12
3.1.4 进程PID hash
task_struct中的pid
• 为了快速的从pid值获得进程描述符。需要有hash 表
• hash_pid(),unhashpid()在pidhash表中分别插入 和删除一个进程
• p_opptr : original parent (process 1 或者创 建它的父进程)
• p_pptr: parent (父进程，有时候是调试时的调试 监管进程)
• p_cptr: child (指向自己最年轻的子进程) • p_ysptr：指向比自己年轻的兄弟进程 • p_osptr：指向比自己老的兄弟进程
• find_task_by_pid()查找散列表并返回给定PID的 进程描述符指针
Page13
Page14
3.1.5 进程之间的父子关系
task_struct中的 struct task_struct *p_opptr, *p_pptr, *p_cptr, *p_ysptr, *p_osptr;
性区链表的首部。
Page19
Page20
进程的地址空间(续) • 每个线性区有一定的访问权限。 • 在增加或删除线性区时，Linux尽量合并访问
权限相同且相邻的线性区。
Page21
进程堆的管理 • 每个进程都拥有一个特殊的线形区：堆 • 内存描述符里面的start_brk和brk字段限定了
这个区的开始地址和结束地址 • 常用的C库函数：malloc(),free() • 系统调用brk()用于直接修改堆大小
Page10
进程链表 task_struct中的
struct task_struct *next_task, *prev_task;
Page11
TASK_RUNNING状态的进程链表
task_struct中的 struct list_head run_list;
• list_head是Linux内核当中定义的一个数据结构用来实现双 向链表，Linux内核中使用上百个双向链表来存放各种数据结 (include\list.h)
网络操作系统Leabharlann 第三讲：进程管理 第一讲：操作系统概述
教师：计算机操作系统课程组 E-mail:zhao.yanhong@（赵艳红）
wxzx@（沈峰）
课件设计人：赵艳红
Contents
1
Linux中的进程
2
Linux进程控制
3
Linux的进程调度
Linux源代码阅读示例: 4 进程调度schedule部分的阅读
Page1
3.1 Linux中的进程
3.1.1 进程及轻量级进程 什么是进程？
• 一个正在执行的程序 • 一个程序在一个数据集上的一次运行过程 从内核的观点来看，进程的目的是担当分配系统资 源(CPU 时间，存储器等)的实体
Linux中的关于进程的代码大部分是如何管理 进程的代码
每个进程运行的是程序的代码
Page15
进程之间的父子关系(续)
Page16
进程之间的父子关系(续)
• Linux中的0号进程,通常称为swapper进程，是 所有进程的祖先。
• 由它执行cpu_idle()函数，当没有其他进程处 于TASK_RUNNING的时候，调度程序会选择0号 进程运行。
• 0号进程创建1号进程，通常称为init进程。它 创建和监控其他进程的活动。
(include/linux/sched.h)
#define TASK_RUNNING
0
#define TASK_INTERRUPTIBLE 1
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE 2
#define TASK_ZOMBIE
4
#define TASK_STOPPED
8
Page9
状态之间的转换
Linux中每一个进程由一个task_struct数据结构来描述（进 程控制块PCB）。
进程描述符放在动态内存中而且和内核态的进程栈放在一个 独立的8KB的内存区中。 • 好处：通过esp就能引用进程描述符
Page5
Page6
进程描述符(续)
Task_struct结构的描述： （1）进程标识 （2）进程状态(State) （3）进程调度信息和策略 （4）标识号(Identifiers) （5）进程通信有关的信息(IPC) （6）进程链接信息(Links) （7）时间和定时器信息(Times and Timers) （8）文件系统信息(Files System) （9）处理器相关的上下文信息
Page7
current宏 current宏
• current宏获取当前正在运行的进程描述符的指针， current宏经常作为进程描述符出现在内核代码里， 例如current->pid返回当前正在运行的进程的PID 值
Page8
3.1.3 进程的状态
task_struct 中的state 表示进程当前的状态 Linux中的进程有5个状态:
Page2
线程
线程代表进程的一个执行流，是轻量级进程内核， 无法感知。
Linux使用进程对多线程应用程序提供更好的支 持
• 进程是资源分配的基本单位。 • 一个进程中的所有线程共享该进程的所有资源。 • 线程是进程中的最小调度单位。 • 一个线程属于一个进程。一个进程至少有一个线程。 • 通过将进程与线程相关联，内核可以独立调度线程