[计算机操作系统] —— 多进程图像

操作系统将所有进程记录好，按照合理的次序推进（资源分配、进程调度），就是多进程图像。

多进程图像在整个操作系统的生命周期中存在，是操作系统最核心的图像。

main.c中的main函数的最后if(!fork()) {init();}，创建了子进程，在子进程中打开了shell。

int main(int argc, char* argv[]) {
	while(1) {
    	scanf("%s", cmd);
        if(!fork()) {
        	exec(cmd);
            wait();
        }
    }
}

多进程如何组织？

操作系统感知进程与组织进程全部依赖于PCB。任一时刻，操作系统只有1个正在执行的进程，即运行态的进程，其PCB信息存在于CPU中。

操作系统维护了1个就绪队列，n个等待队列（例如磁盘等待队列、打印机等待队列等）。就绪队列的元素是处于就绪态的进程的PCB结构体，等待队列的元素是处于阻塞态的进程的PCB结构体。

多进程如何交替？

// 伪代码

cur_pcb.state = 'W';				// 启动磁盘读写，把自己的状态置为阻塞态
disk_wait_queue.append(cur_pcb);	// 将cur_pcb放入磁盘等待队列
schedule();				

schedule() {
	new_pcb = get_next(ready_queue);	// 从就绪队列拿出一个new_pcb，进程调度
    switch_to(cur_pcb, new_pcb);		// 切换到new_pcb，保存现场
}

switch_to(cur_pcb, new_pcb) {
	cur_pcb.ax = cpu.ax;
    cur_pcb.bx = cpu.bx;
    ...
    cur_pcb.cs = cpu.cs;
    
	cpu.ax = new_pcb.ax;
    cpu.bx = new_pcb.bx;
    ...
    cpu.cs = new_pcb.cs;
}

多进程如何影响？

考虑下面代码带来的问题。

; 进程1				; 进程2
mov [100], ax		 100: ...

进程1会不会修改到进程2代码所在的内存空间？答案是不会，每个进程有一个自己的地址空间，100是逻辑地址会映射到一个物理地址。进程管理带动内存管理。

多进程如何合作？

考虑两个进程向待打印队列中添加文件，如果没有适当的同步机制，那么在进程切换时，会导致打印队列中文件的错乱。进程管理还带来了进程同步的问题。

如何形成多进程图像？

①读写PCB，OS中最重要的结构，贯穿始终；②操作寄存器完成切换；③书写进程调度程序；④要有进程同步与合作；⑤要有逻辑地址到物理地址的映射。