news 2026/4/18 15:55:52

进程的描述与控制

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张小明

前端开发工程师

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进程的描述与控制

目录

进程的概念、组成、特征

进程的状态与转换

进程控制

进程通信(IPC)

共享存储

消息传递

管道通信

线程的概念与特点

线程的实现方式与多线程模型

线程的实现方式

多线程模型

线程的状态与转换


进程的概念、组成、特征

程序是静态的指令集合,无生命周期(存储在磁盘上,永久存在),不占用资源(仅占用磁盘空间),一个进程只能对应一个程序。

进程是程序动态执行的实例,有创建、就绪、运行、阻塞、终止的动态过程,占用 CPU、内存、文件等系统资源,一个程序可对应多个进程。

进程的核心组成是进程实体(操作系统调度和管理的最小单位)。进程实体4 个核心部分构成,且各部分在内存中占据独立的虚拟地址空间。

从进程是动态执行实例的底层逻辑出发,完整的进程组成应还包含堆栈段

进程的动态性,本质是进程实体的状态(通过 PCB 更新)在不断变化。

PCB是进程的存在标志是操作系统识别进程的唯一标识,进程的创建、调度、终止本质上都是对 PCB 的操作,其存储位置通常位于操作系统的内核空间,用户进程无法直接访问。

程序段是纯指令,只读不允许修改(若修改会触发内存保护异常),防止进程意外篡改指令导致崩溃。多个进程可共享同一个程序段,节省内存空间(代码共享核心逻辑)。

数据段可读可写、私有(进程隔离),堆栈段则动态变化、私有,是进程运行的核心临时区。

进程的状态与转换

进程状态间的转化

进程控制

进程控制就是要实现进程状态的转换,进程控制用原语实现。

在操作系统中,原语是一组不可中断的原子操作集合,是操作系统内核中的最小执行单元,要么完整执行完毕,要么完全不执行,中间不允许被任何中断打断。

进程控制原语导致进程的状态转化,要做的无非三类事情:

进程通信(IPC)

进程间通信是指两个进程之间产生数据交互。进程是分配系统资源的单位,因此各进程拥有的内存地址空间相互独立。为了保证安全,一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间。

共享存储

为避免出错,各个进程对共享空间的访问应该是互斥的。各个进程可使用操作系统内核提供的同步互斥操作(如 P、V 操作)。

通过增加页表项 / 段表项即可将同一片共享内存映射到各个进程的地址空间中。

Linux中实现内存共享:

消息传递

管道通信

线程的概念与特点

线程的实现方式与多线程模型

线程的实现方式

多线程模型

线程的状态与转换

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