《进程及进程》课件.pptx

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1、,A C L I C K TO U N L I M I T E D P O S S I B I L I T E S汇报人：目 录CONTENTS进程具有独立性、动态性、并发性和异步性等特点进程是操作系统中的基本概念，是程序的一次执行过程进程由程序、数据和进程控制块组成进程是操作系统进行资源管理和调度的基本单位运行状态：进程正在CPU上执行新建状态：进程刚刚创建，尚未执行就绪状态：进程已准备好执行，等待CPU调度阻塞状态：进程等待某个事件发生，如I/O操作完成终止状态：进程执行完毕，等待操作系统回收资源创建进程：通过系统调用创建新的进程，如fork()、exec()等终止进程：通过系统调用终止进

2、程，如exit()、_exit()等僵尸进程：进程终止后，其资源未释放，成为僵尸进程孤儿进程：父进程终止后，其子进程成为孤儿进程，由init进程收养信号处理：进程可以通过信号处理机制，响应和处理各种信号，如SIGINT、SIGTERM等进程状态：进程有就绪、运行、阻塞、终止等状态，状态转换由操作系统调度决定添加标题添加标题添加标题添加标题进程通信：进程之间需要交换信息，实现数据共享和协作进程同步：多个进程之间需要协调工作，避免冲突和死锁信号量：一种用于进程同步和通信的机制，用于控制对共享资源的访问消息传递：一种常用的进程通信方式，通过发送和接收消息实现进程间的数据交换进程控制块PCB的定义：操

3、作系统用于管理进程的数据结构PCB的内容：包括进程标识符、进程状态、进程优先级、CPU寄存器、内存管理信息、文件描述符等PCB的作用：操作系统通过PCB来管理进程，实现进程调度、资源分配等功能PCB与进程的关系：一个进程对应一个PCB，操作系统通过PCB来识别和管理进程l代码段：存放程序代码的区域，由操作系统管理l数据段：存放全局变量、静态变量和常量的区域，由操作系统管理l堆栈段：存放临时变量、函数调用和返回地址的区域，由操作系统管理l堆：存放动态分配的内存区域，由程序员管理l栈：存放临时变量、函数调用和返回地址的区域，由操作系统管理l进程控制块：存放进程状态、进程ID等信息的区域，由操作系统

4、管理进程控制块：包含进程的基本信息，如进程ID、状态、优先级等程序代码：进程的可执行代码，包括指令和数据进程数据：进程的私有数据，如全局变量、局部变量、堆栈等进程资源：进程的资源信息，如打开的文件、网络连接等进程上下文：进程的执行环境，包括CPU寄 存器、堆栈指针等进程通信：进程之间的通信机制，如管道、信号、共享内存等进程I/O状态：进程在执行I/O操作时的状态就绪状态：进程等待CPU调度执行状态类型：阻塞、就绪、运行运行状态：进程正在CPU上执行阻塞状态：进程等待I/O操作完成状态转换：阻塞-就绪-运行-阻塞短进程优先调度算法：优先调度执行时间短的进程优先级调度算法：根据进程的优先级进行调度

5、时间片轮转调度算法：每个进程轮流执行一段时间多级反馈队列调度算法：将进程分为多个队列，每个队列采用不同的调度算法进程切换的原因：资源分配、任务调度等进程切换的步骤：保存当前进程状态、选择下一个进程、恢复下一个进程状态等进程切换的时间：取决于操作系统和硬件配置进程切换的影响：可能导致系统响应延迟、资源浪费等问题l进程切换的时间开销：包括保存和恢复进程上下文的时间l进程切换的空间开销：包括保存和恢复进程上下文所需的内存空间l进程切换的CPU开销：包括进程切换时CPU的切换和调度时间l进程切换的I/O开销：包括进程切换时I/O设备的切换和调度时间调度效率：评估调度算法的效率，如平均周转时间、平均等待

6、时间等公平性：评估调度算法的公平性，如避免饥饿、避免资源浪费等实时性：评估调度算法的实时性，如响应时间、吞吐量等调度算法：选择合适的调度算法，如FCFS、SJF、RR等调度策略：考虑优先级、时间片、抢占式等调度策略切换开销：评估进程切换的开销，包括上下文切换、页表切换等并发进程：同时执行的多个进程并发模型分类：共享内存模型、消息传递模型、共享状态模型等并发模型：描述并发进程和线程之间关系的模型线程：进程中可独立执行的最小单位添加标题添加标题添加标题添加标题线程的状态包括就绪、运行、阻塞和终止线程是进程的一个执行单元，可以共享进程的资源线程的实现方式包括用户级线程和内核级线程用户级线程由应用程序

7、管理，内核级线程由操作系统管理线程同步：多个线程之间共享资源，需要同步操作互斥锁：保证同一时间只有一个线程访问共享资源信号量：用于控制多个线程对共享资源的访问条件变量：用于线程之间的等待和通知消息传递：线程之间通过发送和接收消息进行通信共享内存：多个线程共享同一块内存区域，实现数据共享线程调度：操作系统根据一定的策略选择线程进行执行线程切换：操作系统在多个线程之间进行切换，以实现并发执行线程优先级：线程的优先级决定了线程的调度顺序线程同步：线程之间需要同步，以确保数据的正确性和完整性管道通信是一种进程间通信的方式管道通信通过创建管道来实现管道通信可以分为匿名管道和命名管道匿名管道只能用于父子进

8、程之间的通信命名管道可以用于任意两个进程之间的通信管道通信的速度快，效率高，但只能传输字节流，不能传输复杂的数据结构消息传递：进程间通过发送和接收消息进行通信消息类型：包括信号、管道、共享内存、消息队列等信号：进程间通过发送信号进行通信，信号可以是硬件中断、软件中断等管道：进程间通过管道进行通信，管道可以是匿名管道、命名管道等共享内存：进程间通过共享内存进行通信，共享内存可以是全局共享内存、局部共享内存等消息队列：进程间通过消息队列进行通信，消息队列可以是FIFO、LIFO等共享内存：进程间共享的一块内存区域优点：速度快，效率高缺点：需要同步机制，防止数据竞争和死锁通信原理：进程通过读写共享内

9、存实现通信信号量：一种用于进程间通信的同步机制信号量通信原理：通过信号量来控制进程间的同步和互斥信号量操作：P操作和V操作信号量通信的应用：解决进程间的同步和互斥问题，实现进程间的协作和协调防止恶意进程攻击确保进程间通信的安全性防止进程被篡改或破坏保护系统资源不被非法访问l访问控制模型：DAC、MAC、RBAC等l访问控制策略：基于角色的访问控制、基于属性的访问控制等l访问控制方法：访问控制列表（ACL）、访问控制矩阵（ACM）等l访问控制实现：操作系统内核、安全模块等添加标题添加标题添加标题添加标题防范措施：使用安全编程技术，如使用安全的API、避免使用不安全的函数等安全漏洞：进程可能受到的攻击类型，如缓冲区溢出、代码注入等安全策略：设置合适的权限和访问控制，如使用最小权限原则、限制进程访问敏感资源等安全工具：使用安全工具进行进程监控和审计，如使用防火墙、入侵检测系统等汇报人：