2.1进程管理

操作系统lab2实验报告实验目的：本实验的目的是通过设计和实现一个简单的操作系统内核，加深对操作系统基本概念和原理的理解。

具体实验内容包括进程管理、内存管理和文件系统的设计与实现。

实验环境：1.操作系统：Linux2.编程语言：C语言一、实验背景1.1 操作系统简介操作系统是计算机系统中的一个重要组成部分，负责管理和控制计算机的各种资源，提供用户和应用程序的接口，以及协调和调度各种任务的执行。

1.2 实验目标本实验的主要目标是设计和实现一个简单的操作系统内核，包括进程管理、内存管理和文件系统等功能。

二、实验内容2.1 进程管理①进程创建描述进程创建的过程和相关数据结构，包括创建新进程的系统调用、进程控制块等。

②进程调度描述进程调度的算法和实现方式，包括进程调度队列、调度算法等。

③进程同步与通信描述进程同步和通信的机制和方法，包括信号量、互斥锁、条件变量等。

2.2 内存管理①内存分配描述内存分配的算法和实现方式，包括连续内存分配、非连续内存分配等。

②页面置换描述页面置换的算法和实现方式，包括最优页面置换算法、先进先出页面置换算法等。

2.3 文件系统①文件操作描述文件操作的系统调用和相关数据结构，包括文件打开、读写、关闭等。

②文件系统结构描述文件系统的组织结构和实现方式，包括超级块、索引节点、块位图等。

三、实验步骤3.1 环境搭建搭建实验环境，包括安装Linux操作系统、编译器等。

3.2 进程管理实现根据设计要求，实现进程创建、调度、同步与通信等功能。

3.3 内存管理实现根据设计要求，实现内存分配、页面置换等功能。

3.4 文件系统实现根据设计要求，实现文件操作和文件系统结构。

3.5 测试与调试编写测试用例，对实现的操作系统内核进行测试和调试，并记录实验结果。

四、实验结果分析分析测试结果，评估实验过程中遇到的问题和解决方法，总结操作系统内核的性能和功能特点。

五、实验总结对实验过程中的收获和经验进行总结，提出改进和优化的建议。

操作系统指导书一、引言操作系统是计算机系统中非常重要的组成部分，它负责管理计算机的硬件和软件资源，为用户提供一个友好且高效的使用环境。

本指导书将详细介绍操作系统的基本概念、功能以及常见的操作。

二、操作系统概述1. 定义：操作系统是一种系统软件，它管理计算机硬件和软件资源，协调各个程序的运行，提供用户与计算机之间的接口。

2. 功能：2.1 进程管理：操作系统负责分配CPU时间片给不同的进程，并控制它们的运行状态。

2.2 内存管理：操作系统维护内存空间的分配和回收，确保每个进程有足够的内存可用。

2.3 文件系统：操作系统负责管理计算机存储设备上的文件，提供对文件的读写和管理。

2.4 设备驱动程序：操作系统控制外部设备的输入和输出，使得应用程序能够通过操作系统与设备进行通信。

2.5 用户接口：操作系统提供给用户一个友好的界面，使其能够方便地与计算机进行交互。

三、操作系统的基本概念1. 进程和线程1.1 进程：进程是程序的一次执行过程，是计算机中资源分配和调度的基本单位。

1.2 线程：线程是进程的一个执行实例，一个进程可以包含多个线程，线程共享进程的内存和资源。

2. 内存管理2.1 内存分配：操作系统负责将进程请求的内存空间分配给其使用，避免进程之间的内存冲突。

2.2 内存回收：当进程终止或释放内存时，操作系统需要回收内存空间，使其可供其他进程使用。

2.3 虚拟内存：操作系统为每个进程提供一个虚拟内存空间，使得进程在逻辑上可以拥有比物理内存更大的地址空间。

3. 文件系统3.1 文件管理：操作系统通过文件系统来管理存储设备上的文件，包括创建、读取、写入、删除等操作。

3.2 目录结构：为了方便用户组织和管理文件，操作系统通常采用层次化的目录结构来存储文件。

4. 设备管理4.1 设备驱动程序：操作系统通过设备驱动程序控制各种外部设备的工作，如打印机、鼠标、键盘等。

4.2 中断处理：当外部设备需要和操作系统进行通信时，会触发中断，操作系统负责处理中断请求。

操作系统的五大管理功能和四大分类操作系统是计算机系统中的重要组成部分，它是管理计算机硬件和软件资源的核心软件。

操作系统的功能主要包括进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和用户界面。

本文将详细介绍操作系统的五大管理功能和四大分类。

一、进程管理进程是计算机中正在运行的程序的实例。

进程管理是操作系统对进程的创建、调度、同步和通信等进行控制和管理的功能。

它主要通过进程调度算法来合理安排进程的执行顺序，确保系统资源的合理分配和高效利用。

1.1 进程创建与撤销进程创建是指操作系统在一个程序运行时，为它分配必要的资源和建立进程控制块。

进程撤销则是指操作系统根据某些条件主动终止一个正在运行的进程。

1.2 进程切换与调度进程切换是指操作系统在多任务环境下，将CPU的执行权从一个进程转移到另一个进程的过程。

进程调度则是指操作系统根据一定的优先级和调度算法，决定将CPU分配给哪个进程来执行。

1.3 进程同步与通信进程同步是指操作系统通过各种机制来协调多个并发执行的进程，防止它们之间的冲突和竞争导致的问题。

进程通信则是指操作系统提供的一种机制，使得进程之间可以传递信息和共享资源。

二、内存管理内存是计算机中用于存储程序和数据的物理设备，内存管理是操作系统对内存空间的分配、回收和保护等进行管理的功能。

它主要通过内存分区、动态分配和页式存储等技术，来提高内存的利用率和访问效率。

2.1 内存分区与地址映射内存分区是将计算机的内存空间划分为若干个逻辑区域，以方便管理不同的程序和数据。

地址映射则是将程序的逻辑地址转换为实际的物理地址，以便于访问内存中的内容。

2.2 虚拟内存与页面置换虚拟内存是指操作系统利用磁盘空间来扩展实际的物理内存，以解决内存不足的问题。

页面置换则是指操作系统根据一定的置换算法，将不常用的内存页面换出到磁盘，以便为其他进程提供更多的内存空间。

三、文件管理文件是计算机中用于存储和组织数据的逻辑单元，文件管理是操作系统对文件的创建、读写、删除和保护等进行管理的功能。

操作系统-进程管理操作系统-进程管理1.简介进程管理是操作系统中的核心功能之一，负责管理计算机系统中的各个进程。

进程是指正在执行的程序实例，它包含了程序的代码、数据和执行状态等信息。

进程管理涉及创建、调度、同步、通信、终止等一系列操作，旨在协调和控制多个进程的执行。

2.进程的创建与终止2.1 进程创建进程的创建是指由操作系统创建新的进程。

主要步骤包括：①分配空间：为新进程分配内存空间。

②初始化：将新进程的状态设置为就绪态，并初始化进程控制块（PCB）。

③指定执行代码：将新进程指向要执行的代码。

④设置执行环境：为新进程设置执行所需的环境变量和资源参数。

2.2 进程终止进程终止是指进程执行完毕或被强制终止。

主要步骤包括：①保存状态：将进程的状态保存到进程控制块中。

②释放资源：释放进程所占用的系统资源。

③给予父进程处理机：将CPU控制权交还给父进程。

3.进程调度进程调度是指选择就绪态进程中的一个进程分配CPU资源。

调度算法的选择和实现会直接影响操作系统的性能和效率。

常见的调度算法有：3.1 先来先服务（FCFS）：按照进程到达的先后顺序进行调度。

3.2 短作业优先（SJF）：根据进程的执行时间进行调度，执行时间短的进程优先。

3.3 时间片轮转（RR）：每个进程被分配一个时间片，在时间片用完后，切换到下一个进程。

3.4 优先级调度：根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程先执行。

4.进程同步与通信4.1 进程同步为了保证多个进程之间的操作按照一定的顺序进行，需要进行进程同步。

常见的同步机制有：①互斥锁：只允许一个进程访问共享资源。

②信号量：用于进程之间的互斥与同步。

③条件变量：用于线程之间的等待与通知。

4.2 进程通信进程通信是指进程之间相互传递信息的过程。

常见的通信机制有：①管道：一种半双工的通信方式，可以在具有亲缘关系的进程之间进行通信。

②消息队列：进程可以通过读写消息队列来进行通信。

③共享内存：多个进程可以访问同一块共享内存区域，将其用作通信媒介。

计算机PV操作系统总结计算机PV操作系统总结一：概述1.1 引言在计算机系统中，操作系统是一种重要的软件组件，负责管理和协调计算机硬件与软件资源，提供用户和其他软件的接口，以实现计算机系统的正常运行和高效利用。

本文档总结了PV操作系统的基本原理、功能模块及其应用。

1.2 目的本文档旨在介绍PV操作系统的核心概念以及其在计算机系统中的作用，为开发人员和用户提供一个全面的参考。

二：PV操作系统的基本原理2.1 进程管理2.1.1 进程概念2.1.2 进程调度2.1.3 进程同步2.1.4 进程通信2.2 内存管理2.2.1 内存分配2.2.2 虚拟内存2.2.3 内存保护2.3 文件系统管理2.3.1 文件组织2.3.2 文件存储2.3.3 文件操作2.4 设备管理2.4.1 设备概念2.4.2 设备分配2.4.3 设备驱动三：PV操作系统的功能模块3.1 用户界面3.1.1 命令行界面3.1.2 图形用户界面3.2 系统调用接口3.2.1 系统调用类型3.2.2 系统调用的实现3.3 文件系统3.3.1 文件管理3.3.2 目录管理3.3.3 文件权限控制3.4 进程管理3.4.1 进程创建与撤销3.4.2 进程调度算法3.4.3 进程通信方式3.5 内存管理3.5.1 内存分配策略3.5.2 空间置换算法3.5.3 虚拟内存管理3.6 设备管理3.6.1 设备驱动程序3.6.2 设备分配策略3.6.3 设备中断处理四：PV操作系统的应用领域4.1 个人计算机4.2 服务器系统4.3 嵌入式系统4.4 移动设备附件：1. PV操作系统示例代码2. PV操作系统用户手册法律名词及注释：1. 版权：法律规定的对原创作品的独占权利。

2. 许可证：一种法律许可文件，允许使用者在符合某些条款和条件的情况下使用特定的软件或作品。

3. 用户协议：一种法律文件，规定了软件或服务的使用条款和条件，用户使用软件或服务前需要同意并接受这些条款和条件。

第2 章进程管理和调度2.1 进程优先级1、硬实时进程有严格的时间限制——系统必须保证不会超过某一时间范围。

2、软实时进程是硬实时进程的一种软化形式。

3、多数进程是没有特定时间约束的普通进程，可以根据重要性来分配优先级。

2.2 进程的生命期1、僵尸状态：资源已经释放，但是PCB表里还有对应的表项。

2、抢占式多任务处理（1）从用户状态切换到核心态有两种方式：系统调用、中断。

（2）判断如下进程可以被抢断：⏹普通进程总是可能被抢占，甚至有由其他进程抢占。

⏹系统处于核心态并正在处理系统调用，那么系统中的其他进程是无法夺取其CPU时间的。

⏹中断可以暂停处于用户状态和核心态的进程。

2.3 进程表示1、state指定进程的当前状态，可用以下值：⏹TASK_RUNNING——进程处于可运行。

⏹TASK_INTERRUPTIBLE——等待某事件或资源而睡眠的进程。

⏹TASK_STOPPED——进程停止运行。

..............2、Linux提供资源限制机制，该机制利用了task_struct中的rlim数组。

其中包括软限制（当前的资源限制），硬限制（该限制的最大容许值）。

2.3.1 进程类型典型的UNIX的进程包括：由二进制代码组成的应用程序、单线程、分配给应用程序的一组资源。

新进程是使用fork和exec系统调用产生的。

2.3.2 命名空间1、概念⏹只使用一个内核在一台物理计算机上运行，所有的全局资源都通过命名空间抽象起来。

这使得一组进程放置到容器中，各个容器彼此分离。

⏹新的命名空间可以用下面两种方法创建：（1）在用fork或clone系统调用创建新进程时，有特定的选项可以控制是与父进程共享命名空间，还是建立新的命名空间。

（2）unshare系统调用将进程的某些部分从父进程分离，其中也包括命名空间。

2、实现⏹命名空间的实现包括两个方面：每个子系统的命名空间结构，将此前所有的全局组件包装到命名空间中；⏹将给定进程关联到所属各个命名空间的机制。