进程（Process）

定义

进程是操作系统中正在运行的程序的一个实例。它是系统进行资源分配和调度的基本单位，包含程序代码、数据和执行状态等信息。

关键特性

• 独立性：每个进程拥有独立的地址空间和资源。
• 动态性：进程有生命周期（创建、运行、终止）。
• 并发性：多个进程可并发执行（通过 CPU 时间片轮转）。

进程的组成

PCB 内容示例

struct PCB {
    int pid;            // 进程 ID
    int status;         // 状态（运行/就绪/阻塞等）
    int priority;       // 优先级
    void *code_ptr;     // 程序计数器（指向下一条指令）
    // ... 其他信息（寄存器值、内存分配、打开文件列表等）
};

进程的状态

• 创建（New）：进程正在被创建。

• 就绪（Ready）：进程已获得所需资源，等待 CPU 时间。

• 运行（Running）：进程正在 CPU 上执行。

• 阻塞（Blocked）：进程因等待事件（如 I/O）暂停运行。

• 终止（Terminated）：进程执行完毕或被强制结束。

进程调度

• 操作系统通过调度算法决定哪个进程获得 CPU 时间，常见算法包括：

• 先来先服务（FCFS）

• 短作业优先（SJF）

• 时间片轮转（Round Robin）

• 多级反馈队列（Multilevel Feedback Queue）

进程创建与终止

• 创建方式：

  • 系统初始化时创建（如守护进程）。

  • 通过 fork() 复制现有进程（常见于 Linux）。

  • 用户请求创建（如双击运行程序）。

• 终止方式：

  • 正常退出（执行完毕）。

  • 错误退出（如段错误）。

  • 被其他进程强制终止（如 kill -9 PID）。

进程间通信（IPC）

进程间通过以下机制交换数据：

• 管道（Pipe）

• 消息队列（Message Queue）

• 共享内存（Shared Memory）

• 信号（Signal）

• 套接字（Socket）

进程 vs 线程