操作系统

BichonCode 等级 395 0 0

一、进程的相关概念

1.1 定义

进程用来描述一个程序及其执行过程中的信息,即描述一个执行中的程序, 所以才将其命名为进程,即进行中的程序,也可以说进程是程序的一次执行。

1.2 进程的状态

操作系统中的进程状态主要包括∶运行态—— 当前占有CPU、正在执行的进程状态;就绪态——一个进程具备了所有可以执行的条件,只要获得 CPU 就能开始执行;阻塞态 —— 也称睡眠态或等待态,是指一个进程因为缺少某 些条件,即使分配了CPU也无法执行的状态。有了这三个状态,就相应地产生了三个 PCB队列∶ 运行队列、就绪队列和阻塞队列。 操作系统

1.3 进程的两个基本属性

  1. 进程是一个可拥有资源的独立单位,一个进程要能独立运行,它必须已拥有一定的资源。
  2. 进程同时又是一个可独立调度和分派的基本单位。

1.4 线程的引出

  1. 简单的来说,进程=资源+指令序列
  2. 程序并发执行需要付出巨大的时空开销:如创建进程(分配所必须的除处理机以外的所有资源、如内存空间、IO设备、PCB等)、撤销进程、切换进程等。由此引出了线程,线程的作用是保留并发的优点同时避免进程的切换,避免过大的系统开销。

1.5 进程和线程有什么区别?

 进程其实就是进行中的程序,或者说是程序的一次执行,用来描述一个程序及其执行过程中的信息,是一个动态概念,竞争计算机系统资源的基本单位。传统的进程有两个基本属性,分别是可拥有资源的独立单位、可独立调度和分派的基本单位(简单来说就是资源+多个指令序列)。但是进程的创建、切换和销毁需要付出巨大的代价,因此可以采用分治的思想,将这两个基本属性分开,由OS处理,把线程作为调度和分派的基本单位,这样,就能够做到轻装上阵,而对于拥有资源的基本单位--进程,有不对之施加频繁的切换,而线程又是比较轻量级的,线程切换付出的代价不大,这样就能够大大提高CPU的执行效率。

线程,很多人说是一个程序里不同的执行路径,但是更具体地说,线程就是进程中的一个执行序列,本质是代码段+栈,栈中存放着的就是执行到代码的位置,线程的切换,实质就是栈的切换。通过调用yield()释放CPU,释放CPU之前,先把线程的现场压入栈中,然后下一个TCB的栈中弹栈,弹出另一个线程指令的地址,止痒完成了线程的切换。 线程又可以分为用户级线程和核心级线程,用户级线程工作在用户态、核心级线程工作在内核态。一个进程中,可以有多个用户级线程,但是这些用户级线程对操作系统来说是不可见的,是完全透明的,对操作系统来说,只有进程和核心级线程是可见的,因此的话,如果某个进程中,某个用户级线程阻塞了,这个时候,操作系统将会阻塞住整个进程,因为用户级线程对操作系统透明,因此,操作系统无法将CPU资源分配给其他的用户级线程,就会造成整个进程的阻塞。 对于java语言来说,我们手动写的线程看起来应该是用户级的线程,但是,多线程的目的是为了提高并发,提高CPU的利用率,上述分析,一个用户级线程又有可能导致整个进程阻塞,这就跟我们的初衷提高CPU的利利用率是相矛盾的,因此,java的多线程不应该只是用户级线程,在一些支持多线程的系统中,java的每一个线程应该包括一个用户级线程和一个核心级线程,形成一对一的关系,这样某个线程阻塞后,操作系统能过对应的核心级线程就能感知到这个线程阻塞了,及时将CPU分配给另一个线程,这样的话,切换就能还是线程的切换,因此就能在实现并发的同时减少进程的切换,减少切换时的时空开销。而linux系统中,是没有进程这个概念的,但是linux的进程非常轻量级,可以每一个进程可以看成是轻量级的线程,因此也能在实现并发的同时,也能避免过大的系统开销。

1.6 线程之间共享哪些资源 ?

同一个进程之间的线程可以共享该进程的所有资源,表现为这些线程拥有相同的地址空间,可以访问地址空间中的每一个虚地址,除此之外,还包括已打开的文件、定时器、信号量机构等的内存空间以及进程申请到的IO设备。

1.7 线程私有的资源

TCB、程序计数器、局部变量、寄存器、线程自己的栈、线程ID等。

1.8 线程的通信方式

  • wait/notify 等待
  • Volatile 内存共享
  • CountDownLatch 并发工具
  • CyclicBarrier 并发工具

1.9 进程的通信方式

** 1、无名管道通信**   无名管道( pipe ):管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。 **  2、高级管道通信**   高级管道(popen):将另一个程序当做一个新的进程在当前程序进程中启动,则它算是当前程序的子进程,这种方式我们成为高级管道方式。 **  3、有名管道通信**   有名管道 (named pipe) : 有名管道也是半双工的通信方式,但是它允许无亲缘关系进程间的通信。 **  4、消息队列通信**   消息队列( message queue ) : 消息队列是由消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。 **  5、信号量通信**   信号量( semophore ) : 信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。 **  6、信号**   信号 ( sinal ) : 信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生。 **  7、共享内存通信**   共享内存( shared memory ) :共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制,如信号两,配合使用,来实现进程间的同步和通信。 **  8、套接字通信**   套接字( socket ) : 套接口也是一种进程间通信机制,与其他通信机制不同的是,它可用于不同机器间的进程通信。

二、死锁

2.1 死锁的定义?

在一组进程发生死锁的情况下,这组死锁进程中的每一个进程,都在等待另一个死锁进程所占有的资源。

2.2 产生死锁的条件?

2.2.1 互斥条件

进程要求对所分配的资源(如打印机)进行排他性控制,即在一段时间内某资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源,则请求进程只能等待。

2.2.2 请求和保持条件

进程已经保持了至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其他进程占有,此时请求进程被阻塞,但对自己已获得的资源保持不放。

2.2.3 不可抢占条件

进程所获得的资源在未使用完毕之前,不能被其他进程强行夺走,即只能由获得该资源的进程自己来释放(只能是主动释放)。

2.2.4 循环等待条件

存在一种进程资源的循环等待链,链中每一个进程已获得的资源同时被链中下一个进程所请求。即存在一个处于等待状态的进程集合{Pl, P2, …, pn},其中Pi等 待的资源被P(i+1)占有(i=0, 1, …, n-1),Pn等待的资源被P0占有。

收藏
评论区

相关推荐

操作系统
一、进程的相关概念 1.1 定义 进程用来描述一个程序及其执行过程中的信息,即描述一个执行中的程序, 所以才将其命名为进程,即进行中的程序,也可以说进程是程序的一次执行。 1.2 进程的状态 操作系统中的进程状态主要包括∶运行态—— 当前占有CPU、正在执行的进程状态;就绪态——一个进程具备了所有可以执行的条件,只要获得 CPU 就能开始执
android 面试题总结
Java部分 一、多线程   Join()  线程加入,执行此方法的线程优先使用cpu   Yeild()  线程释放资源使所有线程能有相等的机会使用cpu   Sleep() 相当于让线程睡眠,交出CPU,让CPU去执行其他的任务(不会释放锁)。 Wait()方法会让线程进入阻塞状态,并且会释放线程占有的锁,并交出CPU执行权限。
CPU负载过高异常排查实践与总结
昨天下午突然收到运维邮件报警,显示数据平台服务器cpu利用率达到了98.94%,而且最近一段时间一直持续在70%以上,看起来像是硬件资源到瓶颈需要扩容了,但仔细思考就会发现咱们的业务系统并不是一个高并发或者CPU密集型的应用,这个利用率有点太夸张,硬件瓶颈应该不会这么快就到了,一定是哪里的业务代码逻辑有问题。 1、排查思路 1.1 定位高负载进程 首先
python中的各种锁
一、全局解释器锁(GIL)   1、什么是全局解释器锁       在同一个进程中只要有一个线程获取了全局解释器(cpu)的使用权限,那么其他的线程就必须等待该线程的全局解释器(cpu)使    用权消失后才能使用全局解释器(cpu),即时多个线程直接不会相互影响在同一个进程下也只有一个线程使用cpu,这样的机制称为全局    解释器锁(GIL)。  
高并发之网络IO基础
本篇文章是我在学习高并发问题时接触到的网络I/O相关知识,比较底层且纯理论,整合以作参考。 下面长文预警。 高并发 基本表现为单位时间内系统能够同时处理的请求数 核心是对CPU资源的有效压榨。注意,有效很重要。 C10K问题 C10K问题本质上是操作系统的问题。对于Web1.0/2.0时代的操作系统而言, 传统的同步阻塞I/O模型都是一样的,
Kubernetes自定义调度器 — 初窥门径
通过上一篇文章对schedulerframework调度框架已经有了大致了解,根据我们的实际生产的一些问题(如计算服务没有被调度到实际CPU最优的节点)和需求,来实现一个简单的基于CPU指标的自定义调度器。自定义调度器通过kubernetes资源指标服务metricsserver来获取各节点的当前的资源情况,并进行打分,然后把Pod调度到分数最高的节
操作系统-简答题-合集
操作系统简答题合集 (一) 操作系统引论 1. 简述操作系统的功能?答: 操作系统是计算机资源的管理者。主要有处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理。此外,操作系统还为用户提供使用操作系统硬件系统的接口,分别是命令接口、程序接口、图形接口。操作系统的四个基本特征是并发、共享、异步、虚拟。 2. 解释以下术语:资源、多道程序
浅谈 vue 前端同构框架 nuxt 及其性能优化
前言使用 nuxt.js 做项目也接近快一年了,从立项到内测、公测、再到正式上线,还有后面的不断维护,也陆陆续续的踩了很多坑,其中最大的问题就是 node 的渲染性能问题了。模板转换是 cpu 密集型的操作,node 又是单线程的,并发一高,cpu 就会飙到 100% 。为了提
IO多路复用
用户空间 和 内核空间 User space(用户空间): 用户程序的运行空间 Kernel space(内核空间): Linux 内核的运行空间当进程运行在内核空间时就处于内核态,当进程运行在用户空间时就处于用户态。为了安全,它们是隔离的,即使用户的程序崩溃了,内核也不受影响。 Kernel space 可以执行任意
40个Java多线程问题总结
前言 Java多线程分类中写了21篇多线程的文章,21篇文章的内容很多,个人认为,学习,内容越多、越杂的知识,越需要进行深刻的总结,这样才能记忆深刻,将知识变成自己的。这篇文章主要是对多线程的问题进行总结的,因此罗列了40个多线程的问题。 这些多
商业数据分析从入门到入职(5)Python基本语法和数据类型
一、从计算机到Python 1.计算机与程序思维计算机最核心的三个部分为CPU、内存和硬盘,都在主板上面,除此之外,还包括键盘、鼠标等输入设备和屏幕等输出设备,如下:CPU用于进行计算,硬盘用于存储数据和文件,内存(包括缓存)用于连接CPU和硬盘,作为两者的缓冲,可以加快读取和处理速率。冯·诺依曼架构如下:程序是指定如何执行计
彻底理解安卓应用无响应机制
引言不论从事安卓应用开发,还是安卓系统研发,应该都遇到应用无响应(ANR,Application Not Responding)问题,当应用程序一段时间无法及时响应,则会弹出ANR对话框,让用户选择继续等待,还是强制关闭。绝大多数人对ANR的了解仅停留在主线程耗时或CPU繁忙会导致ANR。面试过无数的候选人,几乎没有人能真正从系统级去梳理清晰ANR的
Prometheus + Grafana 快速上手
+ 快速上手,监控主机的 CPU, GPU, MEM, IO 等状态。 前提 客户端 Node Exporter用于采集 UNIX 内核主机的数据,并解压:bashwget https://github.com/prometheus/nodeexporter/releases/download/v1.1.2/nodeexporter1.1.2.linux
cpu分析利器 — async-profiler
本文已收录 https://github.com/lkxiaolou/lkxiaolou 欢迎star。 简介asyncprofiler是一款采集分析java性能的工具,翻译一下github上的项目介绍:asyncprofiler是一款没有Safepoint bias problem的低开销java采集分析器,它利用HotSpot特殊的api来收集栈信息以及
阿里面试被问到【垃圾回收器】,不会怎么办??
垃圾回收器 GC 分类与性能指标 垃圾回收器概述1. 垃圾收集器没有在规范中进行过多的规定,可以由不同的厂商、不同版本的JVM来实现。2. 由于JDK的版本处于高速迭代过程中,因此Java发展至今已经衍生了众多的GC版本。3. 从不同角度分析垃圾收集器,可以将GC分为不同的类型。Java不同版本新特性1. 语法层面:Lambda表达式、switch、

热门文章

ConcurrentHashMap数据库系统概论List集合计算机网络大数据排序

最新文章

数据库系统概论List集合ConcurrentHashMap计算机网络Java的其他Map