0、概述

​ 本章讨论了Unix/Linux中的进程管理；

​ 介绍了进程的概念；

​ 多任务处理原则和多任务处理的基本系统，并给出了实例与代码，稍后将会实现之；

​ 进程同步的概念与基本运行原理；

​ MT系统中的进程管理；

​ Unix/Linux系统进程的来源；

​ 进程管理的系统调用；

​ I/O重定向和管道相关的内容。

1、概念介绍

1. 多任务处理

   计算机技术概念中的多任务处理指的是同时执行若干独立任务。无论是在多处理机系统还是单处理机系统都可以实现多任务处理。对于单处理机系统，多任务处理的实现依靠着多路复用技术，通过上下文的快速切换实现逻辑上的多任务并行处理。这种并行性被称为并发。

2. 进程的概念

   进程是对映像的执行。一个进程是一个对资源的动态利用的过程，系统内核通过一个独特的数据结构来表示，它被称为进程控制块PCB或任务控制块TCB。在本章中直接称之为PROC结构体。以下是PROC的一般定义：

   

   其中，next是指向下一个PROC结构体的指针；

   ksp字段是保存的堆栈指针，存储了放弃使用CPU的进程的上下文；

   pid标识一个进程的ID编号；

   ppid为父进程的编号；

   status是进程的当前状态；

   priority是进程的调度优先级；

   kstack是进程执行时的堆栈。

2、多任务处理系统

​ 多任务处理系统，简称MT，具有如下格式：

1. type.h文件，定义了系统常数和简单的PROC结构体：

   /*********** type.h file ************/
   #define NPROC   9			//numbers of PROC
   #define SSIZE 1024			//stack size = 4KB
   
   // PROC status
   #define FREE    0
   #define READY   1
   #define SLEEP   2
   #define ZOMBIE  3
   typedef struct proc{
       struct proc *next;		 //next proc pointer
       int *ksp;				//saved stack pointer
       int pid;				//pid = 0 to NPROC-1
       int ppid;				//parent pid
       int status;				//PROC status
       int priority;			//scheduled priority
       int  kstack [SSIZE];	 //process stack
   }PROC;
   

2. ts.s文件，32汇编代码，用于实现上下文切换：

   #-------------- ts.s file ----------------
          .globl running,scheduler, tswitch
   tSwitch:
   SAVE:   pushl %eax :
           pushl %ebx
           pushl %ecx
           pushl %edx
           pushl %ebp
           pushl %esi
           pushl %edi
           pushf1
           movl   running, Sebx
           mov1   # esp,4(%ebx)
   FIND:   call  scheduler
   RESUME: movl    running,8ebx
           movl    4(%ebx),%esp
           popf1
           popl %edi
           popl %esi
           popl %ebp
           popl %edx
           popl %ecx
           popl %ebx
           popl %eax
           ret
   # stack contents=|retPC|eax|ebx|ecx|edx|ebp|esi|edi|eflag|
   #                  -1   -2  -3  -4  -5  -6  -7  -8   -9
   

3. queue.c文件，可实现队列和链表操作函数：

   /******************************* queue.c file *******************************/
   int enqueue(PROC **queue,PROC *p)
   {
       PROC *q = *queue;
       if(q == 0 || p->priority> q->priority){
           *queue = p;
           p->next = q;
       }
       else{
           while(g->next && p->priority <= q->next->priority)
               q = q->next;
           p->next = q->next;
           q->next = p;
       }
   }
   PROC *dequeue (PROC **queue)
   {
       PROC *p = *queue;
       if (p)
           *queue =(*queue)->next;
       return p;
   }
   int printList(char *name,PROC *p)
   {
       printf("%s = ",name);
       while(p){
           printf("[8d %d]->",p->pid,p->priority);
           p = p->next;
       }
       printf("NULL\n");
   }
   

4. t.c文件，定义MT系统数据结构、系统初始化代码和进程管理函数：

   /*********** t.c file of A Multitasking System ***********/
   #include <stdio.h>
   #include "type.h"
   
   PROC proc[NPROC];	//NPROC PROCs
   PROC *freeList;		//freeLists
   PROC *readyQueue;
   PROC *running;
   
   #include "queue.c"
   
   /***********************************************************
   	kfork() creats a child process and returns a chile pid,
   	When scheduled to run , child PROC resumes to body;
   ***********************************************************/
   
   int kfrok()
   {...}
   
   int kexit()	//to exit
   {...}
   
   int do_kfork()
   {...}
   
   int do_switch()
   {...}
   
   int do_exit()
   {...}
   
   int body()	//prcdess body function
   {...}
   
   int init()
   {...}
   
   int main()
   {...}
   
   int scheduler()
   {...}
   

3、进程同步与终止

1. 睡眠模式

   顾名思义，当进程需要某些当前没有的东西时就会进入睡眠模式，在PROC结构体添加event字段即可实现休眠功能：

   typedef struct proc{
   ...
   int event;
   int exitevent;
   struct proc *child;
   struct proc *sibling;
   struct proc *parent;
   ...
   }PROC
   

2. 唤醒操作

   当等待的东西准备好后,就需要等待者醒来，进行下一步操作，调用kwakeup()就可以唤醒进程。

3. 进程终止

   在操作系统中，进程会终结或死亡，即进程终止。进程终止有两种方式：

   • 正常终止：调用结束函数exit(value)进行终止，由进程自身操作。
   • 异常终止：进程因为某个信号而异常终止，最终会调用kexit()：