进程操作.

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1 进程操作

2 进程创建 父进程创建若干子进程；后者再创建其子进程；与此类推，构成了反映“传承”关系的一棵进程树 子进程的资源 子进程共享父进程的所有资源
子进程共享父进程的部分资源 子进程不从父进程共享资源，重新独立申请 执行代码的执行顺序 父进程和子进程并发执行 父进程在子进程执行期间等待，待子进程执行完毕后才恢复执行余下代码

3 进程创建 (Cont.) 地址空间中的image 子进程复制了（duplicate，不是copy）父进程的image
举例：UNIX的进程创建 fork系统调用创建一个新（子）进程 fork之后，exec系统调用装入一个新程序

4 Unix环境里创建子进程

5 Unix环境fork一个进程 int main() { Pid_t pid; /* fork another process */
if (pid < 0) { /* error occurred */ fprintf(stderr, "Fork Failed"); exit(-1); } else if (pid == 0) { /* child process */ execlp("/bin/ls", "ls", NULL); else { /* parent process */ /* parent will wait for the child to complete */ wait (NULL); printf ("Child Complete"); exit(0);

6 Solaris系统中常见的一棵进程树

7 进程终止 “进程终止”语义之一：子进程执行完最后一条指令后，要求操作系统将自己杀出 (exit)。语义动作含：
子进程传递数据给父进程 (通过父进程的wait操作) 子进程的资源被操作系统收回 “进程终止”语义之二：父进程终止子进程的执行(abort)。终止原因可能是： 子进程超额使用系统资源 早前交给子进程执行的任务，过期无效了 如果父进程终止了，它的子进程怎么办？ 有些操作系统把这些子进程也全部终止 All children terminated - cascading termination

8 进程间合作 独立进程不会影响其它进程的执行，也不被影响 合作进程影响其它进程，或者受其影响 进程间合作是必须的，带来的好处： 共享信息
加速（计算）执行任务 模块化 方便调用，等等……

9 经典案例：生产者-消费者问题 生产者进程“生产”出信息，存储在缓冲区，供消费者进程“消费”
unbounded-buffer 缓冲区的容量无限 bounded-buffer 缓冲区的容量有限 out P0 in P1

10 Bounded-Buffer – “共享内存”解决方案
数据结构 #define BUFFER_SIZE 10 Typedef struct { . . . } item; item buffer[BUFFER_SIZE]; int in = 0; int out = 0; 解决方案可行 但是只能用足BUFFER_SIZE-1个缓冲单元

11 Bounded-Buffer – 生产者进程的“存”
while (true) { /* Produce an item */ while (((in = (in + 1) % BUFFER SIZE count) == out) ; /* do nothing -- no free buffers */ buffer[in] = item; in = (in + 1) % BUFFER SIZE; {

12 Bounded Buffer – 消费者进程的“取”
while (true) { while (in == out) ; // do nothing -- nothing to consume // remove an item from the buffer item = buffer[out]; out = (out + 1) % BUFFER SIZE; return item; {

13 Interprocess Communication (IPC)
消息系统 – 进程间相互通信的途径，不需要有共享变量的介入 IPC机制有2个最基本的进程操作： send(message) receive(message) 变种：Direct Communication send (P, message) – 直接发消息给进程P receive(Q, message) – 直接接收来自进程Q的消息 变种：Indirect Communication send(A, message) – 发送消息给邮件服务器A receive(A, message) – 从邮件服务器A接收消息

14 同步通信 vs 异步通信 同步通信 发送操作send：发送进程等待，直至接收进程确认收到消息
接收操作receive：接收进程等待，直至有个消息到达 异步通信 发送操作send：发送进程发出消息后即返回，该干什么干什么，不理会消息是否送达 接收操作receive：接收进程执行一次接收动作，要么收到一条有效消息，要么收到空消息

15 End