進(jìn)程管理分析

1、關(guān)于進(jìn)程管理的討論實(shí)驗(yàn)四班況建煒2801309008關(guān)鍵詞：進(jìn)程管理WindowsUnixLinux摘要：進(jìn)程管理在并發(fā)式操作系統(tǒng)中是非常重要的一個(gè)部分，好的進(jìn)程調(diào)度算法能夠大大提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率。本文結(jié)合操作系統(tǒng)課上所學(xué)的知識(shí)，通過對(duì)三種操作系統(tǒng)進(jìn)程管理部分的比較，加深對(duì)進(jìn)程管理的理解。一、引言隨著硬件的不斷發(fā)展，處理器的運(yùn)算能力越來越強(qiáng)大，當(dāng)今的操作系統(tǒng)中，并發(fā)式系統(tǒng)占主流地位。為了描述程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)對(duì)系統(tǒng)資源的共享，我們需要一個(gè)

2、描述執(zhí)行時(shí)動(dòng)態(tài)特征的概念，這就是進(jìn)程。進(jìn)程管理在一個(gè)操作系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的位置，一個(gè)好的系統(tǒng)必須有一個(gè)優(yōu)秀的進(jìn)程管理機(jī)制，包括進(jìn)程創(chuàng)建，掛起，狀態(tài)轉(zhuǎn)換，調(diào)度算法等。本文主要對(duì)調(diào)度策略進(jìn)行研究，通過對(duì)三種系統(tǒng)調(diào)度策略的比較加深對(duì)進(jìn)程管理的理解。二、進(jìn)程相關(guān)簡(jiǎn)介2.1進(jìn)程的定義和描述進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行過程。進(jìn)程與處理機(jī)、存儲(chǔ)器和外設(shè)等資源的分配和回收相對(duì)應(yīng)，進(jìn)程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的使用主體。在操作

3、系統(tǒng)中引入進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行，是指多個(gè)進(jìn)程在同一計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的并發(fā)執(zhí)行。引入進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行可提高對(duì)硬件資源的利用率，但又會(huì)帶來額外的空間和時(shí)間開銷，增加了操作系統(tǒng)的復(fù)雜性。2.2線程在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的引入提高了計(jì)算機(jī)資源的利用率。但在進(jìn)一步提高進(jìn)程的并發(fā)性時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)進(jìn)程切換開銷占的比重越來越大，同時(shí)進(jìn)程間通信的效率也收到限制。線程的引入正式為了簡(jiǎn)化進(jìn)程間的通信，以小的開銷來提高進(jìn)程內(nèi)的并發(fā)程度。在只有進(jìn)程概念的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程是存儲(chǔ)器

4、、外設(shè)等資源的分配單位，同時(shí)也是處理機(jī)調(diào)度的對(duì)象。為了提高進(jìn)程內(nèi)的并發(fā)性，在引入線程的操作系統(tǒng)中，把線程作為處理機(jī)調(diào)度的對(duì)象，而把進(jìn)程作為資源分配單位，一個(gè)進(jìn)程內(nèi)可同時(shí)有多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的線程。線程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象，是處理機(jī)調(diào)度的基本單位，表示進(jìn)程中的一個(gè)控制點(diǎn)，執(zhí)行一系列的指令。由于同一進(jìn)程內(nèi)的各線程都可訪問整個(gè)進(jìn)程的所有資源，所以它們之間的通信比進(jìn)程間通信要方便；而同一進(jìn)程內(nèi)的線程間切換也由于許多上下文相同的簡(jiǎn)化。2.3處理機(jī)調(diào)度在多道

5、程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，內(nèi)存中有多道程序運(yùn)行，他們相互爭(zhēng)奪處理機(jī)這一重要的資源。處理機(jī)調(diào)度就是從就緒隊(duì)列中，按照一定的算法選擇一個(gè)進(jìn)程并將處理機(jī)分配給它運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程并發(fā)地執(zhí)行。一般情況下，當(dāng)占用處理機(jī)的進(jìn)程因?yàn)槟撤N請(qǐng)求得不到滿足而不得不放棄CPU進(jìn)入等待狀態(tài)時(shí)，或者當(dāng)時(shí)間片到，系統(tǒng)不得不將CPU分配給就緒隊(duì)列中另一進(jìn)程的時(shí)候，率。（2）重要程序的進(jìn)程優(yōu)先數(shù)大，怎樣有利于用戶靈活操作。（3）進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間長(zhǎng)的進(jìn)程優(yōu)先數(shù)大，這樣有利于縮短作

6、業(yè)的完成時(shí)間。（4）交互式用戶作業(yè)進(jìn)程優(yōu)先數(shù)大，這樣有利于提高中斷響應(yīng)時(shí)間。優(yōu)先數(shù)的設(shè)置可以采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。靜態(tài)設(shè)置方式就是指系統(tǒng)在建立一個(gè)進(jìn)程時(shí)，就按照某種原則為進(jìn)程制定一個(gè)優(yōu)先數(shù)，這個(gè)優(yōu)先數(shù)在進(jìn)程存在期間一直保持不變。而動(dòng)態(tài)設(shè)置方式是指系統(tǒng)在進(jìn)程存在期間經(jīng)常改變進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)，如何動(dòng)態(tài)的改變進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)，依賴于具體操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。三、WindowsServer2003線程調(diào)度作為一個(gè)實(shí)際的操作系統(tǒng)，WindowsServe

7、r2003的處理機(jī)調(diào)度的調(diào)度對(duì)象是線程，所以也稱為線程調(diào)度。但WindowsServer2003的線程調(diào)度并不是單純使用某一種調(diào)度算法，而是使用多種算法，針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的需要進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化和改進(jìn)。WindowsServer2003實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)的搶先式多處理機(jī)調(diào)度系統(tǒng)。調(diào)度系統(tǒng)總是運(yùn)行優(yōu)先級(jí)最高的就緒線程。通常線程可以在任何可用的處理機(jī)上運(yùn)行，但可以限制某線程只能在某處理機(jī)上運(yùn)行。當(dāng)一個(gè)線程被調(diào)度進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，它可運(yùn)行一個(gè)成為時(shí)

8、間配額的時(shí)間片。時(shí)間配額是WindowsServer2003允許一個(gè)線程連續(xù)運(yùn)行的最大時(shí)間長(zhǎng)度，隨后系統(tǒng)會(huì)中斷該線程的運(yùn)行，判斷是否需要降低該線程的優(yōu)先級(jí)，并查找是否有其他高優(yōu)先級(jí)或相同優(yōu)先級(jí)的線程等待運(yùn)行。不同的版本系統(tǒng)默認(rèn)時(shí)間配額是不同的，同一系統(tǒng)中個(gè)線程的時(shí)間配額是可以修改的。由于WindowsServer2003所具有的搶先式調(diào)度特征，一個(gè)線程的一次調(diào)度執(zhí)行可能并沒有用完它的時(shí)間配額。如果一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的線程進(jìn)入就緒狀態(tài)，當(dāng)前運(yùn)行

9、的線程可能在用完它的時(shí)間配額前就被搶先。事實(shí)上，一個(gè)線程甚至可能在被調(diào)度進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)后開始運(yùn)行之前就被搶先。我們已說過，WindowsServer2003的處理機(jī)調(diào)度對(duì)象是線程，這時(shí)的進(jìn)程僅作為提供資源對(duì)象和線程的運(yùn)行環(huán)境，而不作為處理機(jī)調(diào)度的對(duì)象。處理機(jī)調(diào)度是嚴(yán)格針對(duì)線程進(jìn)行的，并不考慮調(diào)度線程屬于哪個(gè)進(jìn)程。例如，進(jìn)程A有10個(gè)可運(yùn)行的線程，進(jìn)程B有2個(gè)可運(yùn)行的線程，這12個(gè)線程的優(yōu)先級(jí)都相同，每個(gè)線程都將得到112的處理及時(shí)間。Win

10、dowsServer2003并不會(huì)把處理機(jī)時(shí)間分成相同的兩部分，一部分給進(jìn)程A，另一部分給進(jìn)程B。四、Linux處理機(jī)調(diào)度Linux系統(tǒng)作業(yè)調(diào)度非常簡(jiǎn)單，或者說沒有作業(yè)調(diào)度。Linux系統(tǒng)中的內(nèi)核級(jí)線程和進(jìn)程在表示、管理調(diào)度方面沒有差別，系統(tǒng)也沒有專門的線程調(diào)度，采用進(jìn)程調(diào)度統(tǒng)一處理進(jìn)程和內(nèi)核級(jí)線程。Linux系統(tǒng)提供了三種進(jìn)程調(diào)度算法，這三種算法可由用戶通過宏定義來選擇?？墒褂玫恼{(diào)度策略為：調(diào)度策略標(biāo)志所代表的調(diào)度策略#defineS