《進(jìn)程管理英》課件

《進(jìn)程管理》PPT課件目錄CONTENTS進(jìn)程管理概述進(jìn)程的創(chuàng)建與終止進(jìn)程的同步與通信進(jìn)程的互斥與死鎖進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)與調(diào)度進(jìn)程管理的發(fā)展趨勢(shì)與展望01CHAPTER進(jìn)程管理概述描述進(jìn)程的基本概念和特性總結(jié)詞進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，具有動(dòng)態(tài)性、獨(dú)立性、制約性和有序性等特性。它是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。詳細(xì)描述進(jìn)程的定義與特性進(jìn)程的狀態(tài)與轉(zhuǎn)換介紹進(jìn)程的三種基本狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換總結(jié)詞進(jìn)程狀態(tài)分為新建、運(yùn)行、阻塞和就緒四種。新建狀態(tài)是進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)的狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)是進(jìn)程獲得CPU后執(zhí)行的狀態(tài)，阻塞狀態(tài)是進(jìn)程等待某個(gè)條件成立前的狀態(tài)，就緒狀態(tài)是進(jìn)程具備運(yùn)行條件等待CPU時(shí)的狀態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換包括由新建到就緒、由就緒到運(yùn)行、由運(yùn)行到阻塞和由阻塞到就緒。詳細(xì)描述總結(jié)詞概述進(jìn)程管理的功能和目標(biāo)詳細(xì)描述進(jìn)程管理的功能包括創(chuàng)建和終止進(jìn)程、阻塞和喚醒進(jìn)程、進(jìn)程同步和通信等。其目標(biāo)是提高CPU等資源的利用率、提高系統(tǒng)吞吐量以及改善系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。進(jìn)程管理的功能與目標(biāo)02CHAPTER進(jìn)程的創(chuàng)建與終止進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。進(jìn)程的概念進(jìn)程在執(zhí)行過程中會(huì)經(jīng)歷多種狀態(tài)，如新建、就緒、運(yùn)行、阻塞和終止等。進(jìn)程的狀態(tài)可以通過系統(tǒng)調(diào)用或事件觸發(fā)等方式創(chuàng)建新進(jìn)程。進(jìn)程的創(chuàng)建方式進(jìn)程的創(chuàng)建進(jìn)程終止的原因進(jìn)程因完成執(zhí)行任務(wù)、異常結(jié)束、系統(tǒng)調(diào)用或父進(jìn)程終止等原因而終止。進(jìn)程終止的方式進(jìn)程可以通過正常結(jié)束、異常結(jié)束或父進(jìn)程調(diào)用kill()等方式終止。進(jìn)程終止的處理進(jìn)程終止后，系統(tǒng)會(huì)回收其占用的資源，并進(jìn)行善后處理。進(jìn)程的終止僵死狀態(tài)的概念當(dāng)一個(gè)進(jìn)程無法完成其終止操作時(shí)，會(huì)進(jìn)入僵死狀態(tài)。處理僵死狀態(tài)的方法可以通過重啟系統(tǒng)、恢復(fù)資源或修復(fù)程序等方式處理僵死狀態(tài)。僵死狀態(tài)的原因僵死狀態(tài)可能是由于系統(tǒng)故障、程序錯(cuò)誤或資源不足等原因引起的。進(jìn)程的僵死狀態(tài)及處理03CHAPTER進(jìn)程的同步與通信進(jìn)程同步的概念與機(jī)制進(jìn)程同步的概念進(jìn)程同步是進(jìn)程間協(xié)同工作的過程，通過一系列的同步機(jī)制，使得各個(gè)進(jìn)程能夠按照預(yù)定的順序和規(guī)則進(jìn)行操作，以達(dá)到共同完成一項(xiàng)任務(wù)的目的。進(jìn)程同步的機(jī)制進(jìn)程同步的機(jī)制包括信號(hào)量機(jī)制、消息傳遞機(jī)制、共享內(nèi)存機(jī)制等。這些機(jī)制能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)程間的協(xié)調(diào)和協(xié)作，保證系統(tǒng)資源的正確使用和任務(wù)的順利完成。管道通信管道通信是一種單向的通信方式，主要用于父子進(jìn)程之間的通信。通過管道，一個(gè)進(jìn)程可以將數(shù)據(jù)寫入，另一個(gè)進(jìn)程可以從管道中讀取數(shù)據(jù)。消息傳遞通信消息傳遞通信是一種基于消息隊(duì)列的通信方式，用于不同進(jìn)程之間的通信。通過發(fā)送和接收消息，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的信息交換和協(xié)同工作。共享內(nèi)存通信共享內(nèi)存通信是一種高效的通信方式，通過共享一段內(nèi)存區(qū)域，實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和共享。共享內(nèi)存通信需要同步和互斥機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的一致性和正確性。進(jìn)程間的通信方式VS信號(hào)量是一種用于控制多個(gè)進(jìn)程對(duì)共享資源的訪問的計(jì)數(shù)器。它能夠保證多個(gè)進(jìn)程對(duì)共享資源的正確使用和互斥訪問，避免發(fā)生死鎖和資源競(jìng)爭(zhēng)的情況。信號(hào)量的應(yīng)用信號(hào)量機(jī)制廣泛應(yīng)用于操作系統(tǒng)中的進(jìn)程同步和資源管理。例如，使用信號(hào)量可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題、讀者-寫者問題等經(jīng)典并發(fā)問題的解決方案。通過合理地設(shè)置信號(hào)量的初始值和使用規(guī)則，可以有效地協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行順序和資源訪問權(quán)限，保證系統(tǒng)的正確性和穩(wěn)定性。信號(hào)量的概念信號(hào)量機(jī)制及其應(yīng)用04CHAPTER進(jìn)程的互斥與死鎖進(jìn)程互斥定義多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)資源而導(dǎo)致的一種相互制約的關(guān)系，只允許一個(gè)進(jìn)程使用資源，其他進(jìn)程必須等待。互斥的必要性確保系統(tǒng)資源使用的正確性和一致性，防止數(shù)據(jù)被破壞?；コ鈼l件當(dāng)一個(gè)資源被一個(gè)進(jìn)程占用時(shí)，其他需要該資源的進(jìn)程必須等待。進(jìn)程的互斥問題死鎖的概念及產(chǎn)生條件2.請(qǐng)求和保持條件一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已獲得的資源保持不放。1.互斥條件一個(gè)資源一次只允許一個(gè)進(jìn)程使用。死鎖定義兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過程中，因競(jìng)爭(zhēng)資源而造成的一種相互等待的現(xiàn)象，若無外力作用，它們都將無法向前推進(jìn)。3.不允許剝奪條件已分配的資源，未經(jīng)進(jìn)程自愿釋放，不能被剝奪。4.循環(huán)等待條件若干個(gè)進(jìn)程形成一種頭尾相接的環(huán)，等待環(huán)中下一個(gè)資源。解決死鎖的方法與策略預(yù)防死鎖通過設(shè)置某些系統(tǒng)策略來避免死鎖的發(fā)生。例如，限制對(duì)資源的請(qǐng)求、按一定順序請(qǐng)求資源、設(shè)置超時(shí)機(jī)制等。避免死鎖在系統(tǒng)中不出現(xiàn)死鎖的狀態(tài)稱為安全狀態(tài)。可以通過動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)安全狀態(tài)，例如銀行家算法、避免死鎖的算法等。檢測(cè)與解除死鎖通過系統(tǒng)檢測(cè)來發(fā)現(xiàn)死鎖，然后采取措施解除死鎖，例如剝奪已經(jīng)分配給某個(gè)進(jìn)程的資源。鴕鳥策略不去積極地預(yù)防和避免死鎖，而是對(duì)死鎖采取一種“不予理睬”的態(tài)度，即所謂的鴕鳥策略。05CHAPTER進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)與調(diào)度靜態(tài)優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)確定，通常基于進(jìn)程的類型、屬性或用戶需求。要點(diǎn)一要點(diǎn)二動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)根據(jù)進(jìn)程的行為和系統(tǒng)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)更靈活的調(diào)度。進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的確定先來先服務(wù)（FCFS）按照進(jìn)程到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度。最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）優(yōu)先調(diào)度預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的進(jìn)程。優(yōu)先級(jí)調(diào)度根據(jù)進(jìn)程優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程優(yōu)先獲得資源。多級(jí)反饋隊(duì)列將進(jìn)程放入不同的隊(duì)列，根據(jù)其等待時(shí)間和優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度。進(jìn)程的調(diào)度算法系統(tǒng)必須確保任務(wù)在截止時(shí)間內(nèi)完成，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)盡量滿足任務(wù)的截止時(shí)間要求，但允許一定的延遲。軟實(shí)時(shí)短、確定、周期性、時(shí)限性、重要性。實(shí)時(shí)任務(wù)的特性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度06CHAPTER進(jìn)程管理的發(fā)展趨勢(shì)與展望技術(shù)挑戰(zhàn)多核處理器環(huán)境下的進(jìn)程管理面臨如何有效利用多核資源、如何實(shí)現(xiàn)高效的并行計(jì)算和任務(wù)調(diào)度等挑戰(zhàn)?？偨Y(jié)詞多核處理器技術(shù)為進(jìn)程管理帶來了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。詳細(xì)描述隨著多核處理器技術(shù)的普及，進(jìn)程管理需要更加高效地利用多核資源，實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算和任務(wù)調(diào)度，以提高系統(tǒng)整體性能。發(fā)展趨勢(shì)多核處理器環(huán)境下的進(jìn)程管理將朝著更加智能、自動(dòng)化的方向發(fā)展，以適應(yīng)不斷變化的計(jì)算環(huán)境和應(yīng)用需求。多核處理器環(huán)境下的進(jìn)程管理并行計(jì)算環(huán)境下的進(jìn)程管理需要更加精細(xì)和靈活的調(diào)度策略?？偨Y(jié)詞并行計(jì)算環(huán)境下的進(jìn)程管理面臨如何實(shí)現(xiàn)高效的并行計(jì)算和任務(wù)調(diào)度、如何處理進(jìn)程間的通信和同步等挑戰(zhàn)。技術(shù)挑戰(zhàn)并行計(jì)算環(huán)境下，進(jìn)程數(shù)量和交互關(guān)系變得更加復(fù)雜，需要更加精細(xì)和靈活的調(diào)度策略來滿足不同應(yīng)用的需求。詳細(xì)描述并行計(jì)算環(huán)境下的進(jìn)程管理將朝著更加智能、自適應(yīng)的方向發(fā)展，以適應(yīng)不斷變化的計(jì)算環(huán)境和應(yīng)用需求。發(fā)展趨勢(shì)并行計(jì)算環(huán)境下的進(jìn)程管理總結(jié)詞詳細(xì)描述發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)挑戰(zhàn)基于云計(jì)算的進(jìn)程管理技術(shù)云計(jì)算環(huán)境下，資源的動(dòng)態(tài)管理和按需分配成為關(guān)鍵，進(jìn)程管理技術(shù)需要與云計(jì)算平臺(tái)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高效的