1. 进程的概念
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程序：是静态的，是存放在磁盘里的可执行文件，是一系列的指令的集合。
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进程
- 是动态的，是程序的一次执行过程。进程实体（进程映像）是静态的。
- 是进程实体的运行过程，是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
2. 进程的组成
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PCB
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记录的所有信息被保存在一个数据结构PCB（Process Control Block），即进程控制块。
- 进程描述信息。如PID、UID
- 进程控制和管理信息。如CPU、磁盘、网络流量
- 资源分配清单。如文件、内存、I/O设备
- 处理机相关信息。如PC寄存器
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当进程被创建的时候，操作系统会为该进程分配一个唯一的、不重复的ID——PID（Process ID），区分各个进程。
- 操作系统记录进程分配的资源，方便系统对资源的管理。
- 操作系统记录进程的运行情况，方便系统对进程的控制和调度。
- 操作系统对各个并发运行的进程进行管理所需的信息，都会存在PCB中。PCB随进程创建而创建，随进程的结束而回收。
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程序段：程序的代码（指令列），供进程自身使用。
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数据段：运行过程中产生的数据，供进程自身使用。
3. 进程的特征
- 动态性：进程是程序的一次执行过程。
- 并发性：内存中存在多个进程同时执行。
- 独立性：进程是能独立运行、独立获得资源、独立接受调度的基本单位。
- 异步性：各进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。
- 结构性：每个进程都会配置一个PCB。
4. 进程的状态
- 创建态：操作系统为进程分配资源、初始化PCB。
- 就绪态：进程创建完成就处于”就绪态“，但是没有CPU资源运行。
- 运行态：从”就绪态“进程选择其中一个进入CPU运行，进程进入”运行态“。如果时间片到或者CPU被资源被抢占，进程会从”运行态“进入”就绪态“。
- 阻塞态：在进程运行中，可能需要等待某个系统资源的分配，导致无法继续执行，操作系统会剥夺进程的CPU使用权，让它进入”阻塞态“。当请求的资源可以分配给进入”阻塞态“的进程的时候，进程会有”阻塞态“变成”就绪态“，等待系统分配CPU资源。
- 终止态：一个进程执行exit的系统调用，请求操作系统终止进程。进程就会进入”终止态“，等待操作系统完成资源回收，进程就会彻底消失。
5. 进程的组织
- 链接方式。使用队列把PCB组织起来。
- 索引方式。使用索引表把PCB组织起来。
6. 进程控制
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对操作系统的所有进程实施有效的管理，它具有创建新进程、撤销已有进程、实现进程状态转换等功能。
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简而言之，就是实现进程状态的转换。
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用”原语“实现进程控制
- 原语是一种特殊的程序，执行具有原子性。程序的运行必须一气呵成，不可中断。
- 使用”关中断指令“和”开中断指令“这两个特权指令实现原子性。
7. 进程控制相关的原语
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创建原语
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操作系统创建一个进程时使用的原语，大致流程如下
- 申请空白PCB
- 为新进程分配所需资源
- 初始化PCB
- 将PCB插入就绪队列
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引起进程创建的事件
- 用户登录
- 作业调度
- 提供服务
- 应用请求
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撤销原语
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使一个进程转向终止态，大致流程如下
- 从PCB集合找到终止进程的PCB
- 剥夺进程的CPU资源，将CPU资源分配给其他进程
- 终止其所有子进程
- 将该进程拥有的所有资源归还给父进程或操作系统
- 删除PCB
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引起进程终止的事件
- 正常结束
- 异常结束
- 外界干预
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阻塞原语
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使一个进程转向"阻塞态"，大致流程如下
- 找到阻塞的PCB
- 保护进程运行现场
- 将PCB插入相应事件的等待队列
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引起进程阻塞的事件
- 等待系统分配某种资源
- 等待相互合作的其他进程完成工作
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唤醒原语
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使一个进程从”阻塞态“转向”就绪态“，大致流程如下
- 等待队列中找到PCB
- 从等待队列中移除PCB，设置为就绪态
- 将PCB插入就绪态中，等待被调度
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引起进程唤醒的事件
- 等待事件的发生
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切换原语
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使一个进程在”就绪态“和”运行态“之间相互切换，大致流程如下
- 将运行环境信息存入PCB
- PCB移入相应队列
- 选择另一个进程执行，并更新其PCB
- 根据PCB恢复新进程所需的运行环境
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引起进程切换的事件
- 当前进程时间片到
- 有更高级别的进程到达
- 当前进程主动阻塞
- 当前进程终止
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8. 进程通信
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进程通信是进程之间的信息交换。
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进程通信的方式
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共享存储
- 两个进程互斥地访问共享空间
- 基于数据结构的共享：速度慢、限制多、低级通信
- 基于存储区的共享：速度快、限制少、高级通信
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管道通信
- ”管道“是指用于连接读写进程的一个共享文件，又名pipe。实际是在内存中开辟固定大小的缓冲区。
- 管道只能采用半双工通信，一个时间段内只能实现单向的传输。若要实现双向同时通信，则需设置两个管道。
- 各进程要互斥地访问管道。
- 数据以字符流写入管道，当管道写满，写进程的write()系统调用将被阻塞；当管道变空，读进程的read()系统调用将被阻塞。
- 如果没写满，不允许读；没读空，不允许写。
- 数据一旦被读出，就从管道中被抛弃，意味着读进程最多只能有一个，避免读错数据的情况。
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消息传递
- 进程通过操作系统提供的”发送消息/接收消息“两个原语进行以格式化的消息为单位的数据交换。
- 直接通信方式：消息直接挂接到接收进程的消息缓冲队列上。
- 间接通信方式：消息要发送到中间实体（信箱）中。
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9. 总结
- 重点：进程的概念，注意与线程的区别。进程是操作系统是进行资源分配的最小单位。
- 重点：进程的五大状态，通过”原语“实现
- 重点：进程间的通信
- 上述重点都是面试常问点
- 请各位大佬发现错误，能指导菜鸟小弟
- 菜鸟也想努力进大厂，加油
