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1. 進程
1.1 進程的定義
- 進程是程序運行的一次執(zhí)行過程逢净。
- 進程是一個程序及其數(shù)據(jù)在處理機上順序執(zhí)行所發(fā)生的活動隘截。
- 進程是具有獨立功能的程序在一個數(shù)據(jù)集合上運行的過程，它是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位汹胃。
為了使參與并發(fā)執(zhí)行的程序（含數(shù)據(jù)）能獨立的運行，必須為之配置一個專門的數(shù)據(jù)結構东臀，稱為進程控制塊（Process Control Block着饥，PCB）。系統(tǒng)利用PCB來描述進程的基本情況和運行狀態(tài)惰赋，進而控制和管理進程宰掉。相應地呵哨，由程序段、相關數(shù)據(jù)段和PCB三部分過程了進程映像（進程實體）轨奄。所謂創(chuàng)建進程孟害，實質(zhì)上是創(chuàng)建進程映像中的PCB；而撤銷進程實質(zhì)上是撤銷進程的PCB挪拟。值得注意的是挨务，進程映像是靜態(tài)的，進程則是動態(tài)的玉组。
PCB是進程存在的唯一標識谎柄！
引入進程實體的概念后，我們可以把傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中的進程定義為：
進程是進程實體的運行過程惯雳，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位朝巫。
1.2 進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換
- 運行狀態(tài)：進程正在處理機上運行。但處理機環(huán)境下石景，每一時刻最多只有一個進程處于運行狀態(tài)劈猿。
- 就緒狀態(tài)：進程已處于準備運行狀態(tài)，即進程獲得了除了處理機之外的一切所需資源潮孽，一旦得到處理機即可運行揪荣。
- 阻塞狀態(tài)：又稱為等待狀態(tài)。進程正在等待某一事件而暫停運行恩商，如等待某資源為可用（不包括處理機）或等待輸入/輸出完成变逃。即使處理器空閑，該進程也不能運行怠堪。
- 創(chuàng)建狀態(tài)：進程正在被創(chuàng)建揽乱，尚未轉(zhuǎn)入到就緒狀態(tài)。進程創(chuàng)建需要多個步驟：首先申請一個空白的PCB粟矿，并向PCB中填寫一些控制和管理進程的信息凰棉；然后由系統(tǒng)為該進程分配運行時所必需的資源；最后把該進程轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)陌粹。
- 結束狀態(tài)：進程正從系統(tǒng)中消失撒犀，這可能是進程正常結束或其他原因中斷退出運行。當進程需要結束運行時掏秩，系統(tǒng)首先必須置該進程為結束狀態(tài)或舞，然后進一步處理資源釋放和回收等工作。
- 就緒→運行：處于就緒狀態(tài)的進程被調(diào)度后蒙幻，獲得處理機資源（分派處理機時間片）映凳，于是進程由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)運行狀態(tài)。
- 運行→就緒：處于運行狀態(tài)的進程在時間片用完后邮破，不得不讓出處理機诈豌，從而進程由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒仆救。此外，在可剝奪的操作系統(tǒng)中矫渔，當有更高級的進程就緒時彤蔽，調(diào)度程度將正執(zhí)行的進程轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，讓更高優(yōu)先級的進程執(zhí)行庙洼。
- 運行→阻塞：當進程請求某一資源（如外設）的使用和分配或等待某一事件的發(fā)生（如I/O操作的完成）時顿痪，它就從運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為阻塞狀態(tài)。進程以系統(tǒng)調(diào)用的形式請求操作系統(tǒng)提供服務送膳，這是一種特殊员魏、由用戶態(tài)程序調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核過程的形式。
- 阻塞→就緒：當進程等待的時間到來時叠聋，如I/O操作結束或中斷結束時撕阎，終端處理程序必須把相應的進程狀態(tài)由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)。
2. 線程
引入進程的目的碌补，是為了使多道程序并發(fā)執(zhí)行虏束，以提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量；而引入線程厦章，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷镇匀，提高操作系統(tǒng)的并發(fā)性能。
線程就是"輕量級進程"袜啃，它是一個基本的CPU執(zhí)行單元汗侵，也是程序執(zhí)行流的最小單元，由線程ID群发、程序計數(shù)器晰韵、寄存器集合和堆棧組成。線程自己不擁有系統(tǒng)資源熟妓，只擁有在運行中必不可少的資源雪猪，但與其他線程共享進程所擁有的全部資源。
線程也有 就緒起愈、阻塞只恨、運行 三種基本狀態(tài)。
引入線程后抬虽，進程的內(nèi)涵發(fā)送了改變：進程只作為除CPU以外系統(tǒng)資源
的分配單元官觅，線程則作為處理機分配單元。
3. 進程與線程比較
3.1 調(diào)度
在傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中阐污，用于資源和獨立調(diào)度的基本單位都是進程缰猴。在引入線程的操作系統(tǒng)中，線程是獨立調(diào)度的基本單位疤剑，進程是資源擁有的基本單位滑绒。統(tǒng)一進程中，線程的切換不會引起進程切換隘膘。在不同進程中的線程切換疑故，如從一個進程內(nèi)的線程切換到另一個進程的線程時，會引起進程切換弯菊。
3.2 資源
不論是傳統(tǒng)操作系統(tǒng)還是設有線程的操作系統(tǒng)纵势，進程都是擁有資源的基本單位，而線程不擁有系統(tǒng)資源（也有一點必不可少的資源）管钳，但線程可以訪問其隸屬進程的系統(tǒng)資源钦铁。
3.3 并發(fā)性
在引入線程的操作系統(tǒng)中，不僅進程之間可以并發(fā)執(zhí)行才漆，而且多個線程之間也可以并發(fā)執(zhí)行牛曹，從而使操作系統(tǒng)具有更好的并發(fā)性，提高系統(tǒng)的吞吐量醇滥。
3.4 系統(tǒng)開銷
由于創(chuàng)建或撤銷進程時黎比，系統(tǒng)都要為之分配或回收資源，如內(nèi)存空間鸳玩、I/O設備等阅虫，因此操作系統(tǒng)所付出的開銷遠大于創(chuàng)建或撤銷線程時的開銷。
類似的不跟，在進行進程切換時颓帝，涉及當前執(zhí)行進程CPU環(huán)境的保存以及新調(diào)度到進程CPU環(huán)境的設置，而線程切換只需保存和設置少量寄存器內(nèi)容窝革，開銷很小购城。
此外，由于同一個進程內(nèi)的多個線程共享進程的地址空間聊闯，因此工猜，這些線程之間的同步與通信非常容易實現(xiàn)，甚至無需操作系統(tǒng)的干預菱蔬。
3.5 地址空間和其他資源（如打開文件）
進程的地址空間之間相互獨立篷帅，同一進程的各線程間共享進程的資源，某進程內(nèi)的線程對于其他進程不可見拴泌。
3.6 通信
進程間通信（IPC）需要進程同步和互斥手段輔助魏身，以保證數(shù)據(jù)的一致性，而線程間可以直接讀寫進程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進行通信蚪腐。
