操做系統-基礎知識總結（一）

本身還在學習當中…如下筆記所有來自其餘博主，還有本身蒐集的結果

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一、 操做系統的四個特性

1）併發：同一時間內執行多個程序

       區別並行和併發：

　　　　並行：兩個或者多個事件在同一時刻發生，要有同時處理多個任務的能力

　　　　併發：兩個或者多個事件在同一時間間隔發生，要有處理多個任務的能力，不必定要同時 

　　　　*理解：

           

2）共享：系統中的資源，能夠被內存中，多個併發執行的進程線程共同使用。

3）虛擬：經過時分複用（如分時系統）以及空分複用（如虛擬系統）技術，實現把一個物理實體，虛擬爲多個。

4）異步：系統中的進程是以走走停停的方式執行的，且以一種不可預知的速度推動。

       同步和異步：

　　　　同步：指一個進程在執行某個請求的時候，若該請求須要一段時間才能返回信息，那麼這個進程將會一直等待下去，知道接收到返回信息才繼續執行下去。即，按順序執行，執行完一個才執行下一個

　　　　異步：指進程不須要一直等下去，而是繼續執行下面的操做，無論其餘進程的狀態。

 

二、進程與線程

2.1 概念

1）進程

　　是執行中一段程序，即一旦程序被載入到內存中並準備執行，就是一個進程（一個任務）。進程是標識資源分配的基本概念，又是調度運行的基本單位，是系統中的併發執行的單位。

2）線程

　　單個進程執行中的每一個任務就是一個線程。線程是進程種執行運算的最小單位。

　　一個進程上能夠同時建立多個線程

*理解：

*連接：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/897692888725344/923056118147584

 

2.2 多任務概念

　　操做系統的多任務：指在同一時刻運行多個程序的能力

　　通常狀況下的多任務：一個程序同時執行多個任務。一般，每個任務稱爲一個線程。

 

2.3 進程和線程的區別

1）一個線程只能屬於一個進程，可是一個進程能夠擁有多個線程。

　　多線程處理：就是運行一個進程種在同一時刻執行多個任務。

2）線程是一種輕量級的進程，與進程相比，線程給操做系統帶來的側建立、維護和管理的負擔要輕，意味着線程的代價或開銷比較小。

3）線程沒有地址空間，線程包含在進程的地址空間中。線程上下文只包含一個堆棧、一個寄存器、一個優先權，線程文本包含在它的進程文本片斷中，進程擁有的全部資源都屬於線程。全部的線程共享進程的內存和資源。

4）同一進程中的多個線程共享代碼段（代碼和常量），數據段（全局變量和靜態變量），擴展段（堆存儲）。可是每一個線程擁有本身的棧段、寄存器的內容，棧段又叫運行時段，用來存放全部的局部變量和臨時變量。

5）父和子進程使用進程間通訊機制，同一進程的線程經過讀取和寫入數據到進程變量來通訊。線程之間通訊更方便。

6）

 

2.4 進程的狀態與轉換

1）進程的狀態：

　　就緒(Ready)狀態：線程已處於準備運行的狀態，即進程得到了除處理機以外的一切所需資源，一旦獲得處理機，便可運行

　　執行(Running)狀態：進程正在處理機上運行，在單處理機環境下，每一時刻最多隻有一個進程處於執行狀態

　　阻塞(Block)狀態：又稱等待狀態。進程正在等待某一事件而暫停運行。如等待某資源爲可用，或等待輸入/輸出完成。即便處理及空閒，該進程也不能運行。

2）隊列：

　　就緒隊列、等待（阻塞）隊列

　　處於就緒狀態的進程，在調度程序爲之分配了處理機以後便開始執行，就緒 -> 執行。

　　正在執行的進程若是由於分配他的時間片已經用完，而被剝奪處理機，執行 -> 就緒。

　　若是由於某種緣由導致當前的進程受阻，使之不能執行，執行 -> 阻塞。

 

 

2.5 進程同步的幾種機制

1）同步機制須要遵循的原則

　　a. 空閒讓進

　　b. 忙則等待

　　c. 有限等待

　　d. 讓權等待

2）經典的進程同步問題：生產者-消費者問題；哲學家進餐問題；讀者-寫者問題（？）

3）進程的同步機制【？】

　　管程機制

　　信號量機制

　　硬件同步機制：

 

2.6 進程的通訊方式

　　進程通訊就是進程間的數據交換，PV操做是低級通訊方式，高級通訊方式是指以較高效率傳遞大量數據的通訊方式。

　　高級通訊方式能夠分爲：共享通訊、消息通訊、管道通訊。這三大類又可分爲：管道、命名管道、信號、消息隊列、共享內存、信號量以及套接字七小類，以下：

1）管道(pipe)：

　　管道能夠用於具備親緣關係（指父子進程關係）進程中的通訊，容許一個進程和另外一個與它有共同祖先的進程之間通訊。是一種半雙工的通訊方式，數據只能單向流動。

2）命名管道(named pipe)：

　　命名管道克服了管道沒有名字的限制，所以它除了具備管道所具備的功能之外，還容許無親緣關係進程間的通訊，一樣也是半雙工的通訊方式。

3）信號(signal)：

　　比較複雜，用於通知接受進程有某種事件發生，除了用於進程間通訊外，進程還能夠發送信號給進程自己。

4）消息(message)隊列：

　　消息隊列是由消息的鏈表，存放在內核中並由消息隊列標識符標識。它克服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式字節流以及緩衝區大小受限等缺點。

5）共享內存：

　　共享內存就是映射一段能被其餘進程所訪問的內存，這段共享內存由一個進程建立，但多個進程均可以訪問。使得多個進程能夠訪問同一塊內存空間，是最快的可用IPC形式，也是針對其餘進程間通訊方式運行效率低而專門設計的。

6）信號量(semaphore)：

　　信號量是一個計數器，能夠用來控制多個進程對共享資源的訪問，常做爲一種鎖機制，防止某進程正在訪問共享資源時，其餘進程也訪問該資源。主要做爲進程間以及同一進程不一樣線程之間的同步手段。

7）套接字(socket)：

　　更爲通常的進程間通訊機制，可用於不一樣機器之間的進程間通訊。

 

2.7 線程同步的方式

1）臨界區：

　　經過對多線程的串行化來訪問公共資源或者一段代碼，速度快，適合控制數據訪問

2）互斥量：

　　採用互斥對象機制，只有擁有互斥對象的線程纔有訪問公共資源的權限，由於互斥對象只有一個，因此能夠保證公共資源不會同時被多個線程訪問

3）信號量：

　　容許多個線程同一時刻訪問同一資源，可是須要限制同一時刻訪問此資源的最大線程數目

4）事件（信號）：

　　經過通知操做的方式來保持多線程的同步，還能夠方便的實現多線程的優先級比較的操做