操做系统-基础知识总结（一）

本身还在学习当中…如下笔记所有来自其余博主，还有本身搜集的结果

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一、 操做系统的四个特性

1）并发：同一时间内执行多个程序

       区别并行和并发：

　　　　并行：两个或者多个事件在同一时刻发生，要有同时处理多个任务的能力

　　　　并发：两个或者多个事件在同一时间间隔发生，要有处理多个任务的能力，不必定要同时 

　　　　*理解：

           

2）共享：系统中的资源，能够被内存中，多个并发执行的进程线程共同使用。

3）虚拟：经过时分复用（如分时系统）以及空分复用（如虚拟系统）技术，实现把一个物理实体，虚拟为多个。

4）异步：系统中的进程是以走走停停的方式执行的，且以一种不可预知的速度推动。

       同步和异步：

　　　　同步：指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求须要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，知道接收到返回信息才继续执行下去。即，按顺序执行，执行完一个才执行下一个

　　　　异步：指进程不须要一直等下去，而是继续执行下面的操做，无论其余进程的状态。

 

二、进程与线程

2.1 概念

1）进程

　　是执行中一段程序，即一旦程序被载入到内存中并准备执行，就是一个进程（一个任务）。进程是标识资源分配的基本概念，又是调度运行的基本单位，是系统中的并发执行的单位。

2）线程

　　单个进程执行中的每一个任务就是一个线程。线程是进程种执行运算的最小单位。

　　一个进程上能够同时建立多个线程

*理解：

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

 

2.2 多任务概念

　　操做系统的多任务：指在同一时刻运行多个程序的能力

　　通常状况下的多任务：一个程序同时执行多个任务。一般，每个任务称为一个线程。

 

2.3 进程和线程的区别

1）一个线程只能属于一个进程，可是一个进程能够拥有多个线程。

　　多线程处理：就是运行一个进程种在同一时刻执行多个任务。

2）线程是一种轻量级的进程，与进程相比，线程给操做系统带来的侧建立、维护和管理的负担要轻，意味着线程的代价或开销比较小。

3）线程没有地址空间，线程包含在进程的地址空间中。线程上下文只包含一个堆栈、一个寄存器、一个优先权，线程文本包含在它的进程文本片断中，进程拥有的全部资源都属于线程。全部的线程共享进程的内存和资源。

4）同一进程中的多个线程共享代码段（代码和常量），数据段（全局变量和静态变量），扩展段（堆存储）。可是每一个线程拥有本身的栈段、寄存器的内容，栈段又叫运行时段，用来存放全部的局部变量和临时变量。

5）父和子进程使用进程间通讯机制，同一进程的线程经过读取和写入数据到进程变量来通讯。线程之间通讯更方便。

6）

 

2.4 进程的状态与转换

1）进程的状态：

　　就绪(Ready)状态：线程已处于准备运行的状态，即进程得到了除处理机以外的一切所需资源，一旦获得处理机，便可运行

　　执行(Running)状态：进程正在处理机上运行，在单处理机环境下，每一时刻最多只有一个进程处于执行状态

　　阻塞(Block)状态：又称等待状态。进程正在等待某一事件而暂停运行。如等待某资源为可用，或等待输入/输出完成。即便处理及空闲，该进程也不能运行。

2）队列：

　　就绪队列、等待（阻塞）队列

　　处于就绪状态的进程，在调度程序为之分配了处理机以后便开始执行，就绪 -> 执行。

　　正在执行的进程若是由于分配他的时间片已经用完，而被剥夺处理机，执行 -> 就绪。

　　若是由于某种缘由导致当前的进程受阻，使之不能执行，执行 -> 阻塞。

 

 

2.5 进程同步的几种机制

1）同步机制须要遵循的原则

　　a. 空闲让进

　　b. 忙则等待

　　c. 有限等待

　　d. 让权等待

2）经典的进程同步问题：生产者-消费者问题；哲学家进餐问题；读者-写者问题（？）

3）进程的同步机制【？】

　　管程机制

　　信号量机制

　　硬件同步机制：

 

2.6 进程的通讯方式

　　进程通讯就是进程间的数据交换，PV操做是低级通讯方式，高级通讯方式是指以较高效率传递大量数据的通讯方式。

　　高级通讯方式能够分为：共享通讯、消息通讯、管道通讯。这三大类又可分为：管道、命名管道、信号、消息队列、共享内存、信号量以及套接字七小类，以下：

1）管道(pipe)：

　　管道能够用于具备亲缘关系（指父子进程关系）进程中的通讯，容许一个进程和另外一个与它有共同祖先的进程之间通讯。是一种半双工的通讯方式，数据只能单向流动。

2）命名管道(named pipe)：

　　命名管道克服了管道没有名字的限制，所以它除了具备管道所具备的功能之外，还容许无亲缘关系进程间的通讯，一样也是半双工的通讯方式。

3）信号(signal)：

　　比较复杂，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通讯外，进程还能够发送信号给进程自己。

4）消息(message)队列：

　　消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。它克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

5）共享内存：

　　共享内存就是映射一段能被其余进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程建立，但多个进程均可以访问。使得多个进程能够访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式，也是针对其余进程间通讯方式运行效率低而专门设计的。

6）信号量(semaphore)：

　　信号量是一个计数器，能够用来控制多个进程对共享资源的访问，常做为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其余进程也访问该资源。主要做为进程间以及同一进程不一样线程之间的同步手段。

7）套接字(socket)：

　　更为通常的进程间通讯机制，可用于不一样机器之间的进程间通讯。

 

2.7 线程同步的方式

1）临界区：

　　经过对多线程的串行化来访问公共资源或者一段代码，速度快，适合控制数据访问

2）互斥量：

　　采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限，由于互斥对象只有一个，因此能够保证公共资源不会同时被多个线程访问

3）信号量：

　　容许多个线程同一时刻访问同一资源，可是须要限制同一时刻访问此资源的最大线程数目

4）事件（信号）：

　　经过通知操做的方式来保持多线程的同步，还能够方便的实现多线程的优先级比较的操做