《進程線程與作》課件

匯報人：,進程線程與作業(yè)CONTENTS目錄01.添加目錄文本02.進程線程的基本概念03.進程的創(chuàng)建與管理04.線程的創(chuàng)建與管理05.進程間通信方式06.作業(yè)調度與死鎖PARTONE添加章節(jié)標題PARTTWO進程線程的基本概念進程的定義和特征進程是操作系統(tǒng)分配資源的基本單位進程是程序的一次執(zhí)行過程進程具有獨立的地址空間和資源進程可以并發(fā)執(zhí)行，互不干擾進程可以創(chuàng)建和終止其他進程進程具有生命周期，包括創(chuàng)建、執(zhí)行和終止等階段線程的定義和特征線程是進程的一個執(zhí)行單元，由操作系統(tǒng)調度和管理線程的同步和通信比進程更復雜，需要處理線程間的競爭和死鎖問題線程的調度和切換比進程更輕量級，因此可以提高系統(tǒng)的響應速度和吞吐量線程有自己的堆棧和局部變量，但不擁有自己的資源線程的創(chuàng)建和銷毀比進程更快，因此適合并發(fā)編程線程之間可以共享進程的資源，如內存、文件等進程與線程的區(qū)別和聯系添加標題添加標題添加標題添加標題進程擁有獨立的地址空間，線程共享進程的地址空間進程是操作系統(tǒng)分配資源的基本單位，線程是操作系統(tǒng)調度的基本單位進程是程序的一次執(zhí)行，線程是進程中的一個執(zhí)行流進程之間可以通過IPC通信，線程之間可以通過共享內存通信PARTTHREE進程的創(chuàng)建與管理進程的創(chuàng)建進程創(chuàng)建方式：系統(tǒng)調用、用戶程序、內核線程進程創(chuàng)建步驟：分配資源、初始化數據結構、設置進程狀態(tài)進程創(chuàng)建時機：用戶請求、系統(tǒng)調度、內核線程創(chuàng)建進程創(chuàng)建參數：進程ID、父進程ID、用戶ID、組ID、優(yōu)先級、資源限制等進程的終止正常終止：進程完成工作后，主動調用exit()函數結束超時終止：進程在規(guī)定時間內未完成工作，被操作系統(tǒng)強制結束異常終止：進程出現錯誤或異常，被操作系統(tǒng)強制結束資源耗盡終止：進程資源耗盡，如內存、CPU等，被操作系統(tǒng)強制結束信號終止：進程接收到特定信號，如SIGTERM、SIGKILL等，被操作系統(tǒng)強制結束父進程終止：父進程結束，子進程也隨之結束進程的掛起與喚醒掛起：將進程從運行狀態(tài)轉換為等待狀態(tài)，以釋放系統(tǒng)資源喚醒：將掛起的進程重新轉換為運行狀態(tài)，使其繼續(xù)執(zhí)行掛起原因：資源不足、時間片用完、等待I/O操作等喚醒方式：定時喚醒、信號喚醒、I/O完成喚醒等進程的狀態(tài)轉換創(chuàng)建狀態(tài)：進程被創(chuàng)建，但尚未執(zhí)行就緒狀態(tài)：進程已準備好執(zhí)行，等待CPU調度運行狀態(tài)：進程正在CPU上執(zhí)行阻塞狀態(tài)：進程等待某個事件發(fā)生，如I/O操作完成終止狀態(tài)：進程執(zhí)行完畢，等待操作系統(tǒng)回收資源PARTFOUR線程的創(chuàng)建與管理線程的創(chuàng)建添加標題添加標題添加標題添加標題線程的ID：每個線程都有一個唯一的ID創(chuàng)建線程的方法：使用pthread_create()函數線程的屬性：包括優(yōu)先級、調度策略等線程的同步：使用互斥鎖、條件變量等機制進行線程間的同步線程的同步與通信線程同步：多個線程之間共享資源，需要同步操作，避免沖突互斥鎖：用于保護共享資源，防止多個線程同時訪問條件變量：用于線程間的等待和通知，實現同步信號量：用于控制對共享資源的訪問，實現線程間的同步消息隊列：用于線程間的通信，實現數據傳遞共享內存：用于線程間的數據共享，實現高效通信線程的終止線程終止的影響：可能導致其他線程無法正常工作，需要謹慎處理線程終止后的清理工作：釋放資源，避免內存泄漏等線程終止的原因：完成工作、異常退出、被其他線程終止等線程終止的方法：使用return、break、exit等關鍵字線程的狀態(tài)轉換掛起狀態(tài)：線程被掛起，不再參與CPU調度終止狀態(tài)：線程執(zhí)行完畢，等待回收資源運行狀態(tài)：線程正在CPU上執(zhí)行阻塞狀態(tài)：線程等待某個事件發(fā)生，如I/O操作完成新建狀態(tài)：線程剛剛被創(chuàng)建，尚未執(zhí)行就緒狀態(tài)：線程已經準備好執(zhí)行，等待CPU調度PARTFIVE進程間通信方式管道通信管道通信是一種進程間通信方式，用于在進程之間傳遞數據。管道通信可以分為匿名管道和命名管道兩種類型。匿名管道只能用于具有親緣關系的進程之間進行通信，而命名管道可以用于任何兩個進程之間進行通信。管道通信的數據傳輸是單向的，即數據只能從管道的一端流向另一端。消息傳遞通信消息傳遞：進程間通過發(fā)送和接收消息進行通信消息類型：包括信號、管道、消息隊列、共享內存等信號：進程間發(fā)送信號，接收進程響應信號管道：進程間通過管道進行單向或雙向通信消息隊列：進程間通過消息隊列發(fā)送和接收消息共享內存：進程間通過共享內存進行讀寫操作，實現通信共享內存通信共享內存：進程間共享的內存區(qū)域，用于進程間通信優(yōu)點：速度快，效率高，適用于頻繁的數據交換缺點：需要同步機制，防止數據競爭和死鎖應用場景：實時系統(tǒng)、數據庫系統(tǒng)等需要高效數據交換的場景信號量通信信號量：一種用于進程間通信的同步機制信號量通信方式：通過信號量來實現進程間的同步和互斥信號量操作：P操作和V操作信號量通信的應用：解決進程間的同步和互斥問題，實現進程間的協(xié)作和協(xié)調PARTSIX作業(yè)調度與死鎖作業(yè)調度的基本概念調度策略：決定作業(yè)執(zhí)行的順序和優(yōu)先級作業(yè)調度：操作系統(tǒng)將作業(yè)分配給處理器執(zhí)行的過程作業(yè)：用戶提交給操作系統(tǒng)的一組指令或程序死鎖：多個作業(yè)競爭資源導致無法繼續(xù)執(zhí)行的情況作業(yè)的優(yōu)先級調度算法優(yōu)先級的調整：根據作業(yè)的執(zhí)行情況、資源使用情況等因素動態(tài)調整優(yōu)先級優(yōu)先級調度：根據作業(yè)的優(yōu)先級進行調度，優(yōu)先級高的作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行優(yōu)先級的確定：根據作業(yè)的緊急程度、重要程度、資源需求等因素確定優(yōu)先級的沖突：當多個作業(yè)具有相同優(yōu)先級時，需要采用其他調度策略進行調度作業(yè)的輪轉調度算法輪轉調度算法：一種公平的作業(yè)調度算法，每個作業(yè)都有機會被調度執(zhí)行輪轉調度算法的特點：每個作業(yè)都有機會被調度執(zhí)行，但每個作業(yè)的執(zhí)行時間可能不同輪轉調度算法的實現：通過設置一個定時器，定時器到期后，將當前作業(yè)掛起，調度下一個作業(yè)執(zhí)行輪轉調度算法的優(yōu)缺點：優(yōu)點是公平，缺點是可能導致資源浪費，因為每個作業(yè)的執(zhí)行時間可能不同死鎖的產生與預防死鎖的定義：兩個或多個進程互相等待對方釋放資源，導致無法繼續(xù)執(zhí)行死鎖產生的原因：資源競爭、進程推進順序不當、進程通信不當等死鎖的預防方法：避免死鎖、檢測死鎖、解除死鎖等避免死鎖的方法：銀行家算法、資源分配圖等檢測死鎖的方法：資源分配圖、銀行家算法等解除死鎖的方法：撤銷進程、撤銷資源分配等PARTSEVEN進程線程與作業(yè)的應用場景多任務處理系統(tǒng)中的應用操作系統(tǒng)：進程線程與作業(yè)是操作系統(tǒng)的核心概念，用于管理計算機資源應用程序：進程線程與作業(yè)在應用程序中用于實現并發(fā)編程，提高程序性能服務器：進程線程與作業(yè)在服務器中用于處理并發(fā)請求，提高服務器性能嵌入式系統(tǒng)：進程線程與作業(yè)在嵌入式系統(tǒng)中用于實現實時處理，提高系統(tǒng)響應速度并行計算中的應用科學計算：如物理、化學、生物等領域的模擬和計算圖形處理：如游戲、影視、設計等領域的圖形渲染和計算網絡服務：如分布式系統(tǒng)、云計算、物聯網等領域的應用數據處理：如大數據處理、機器學習、深度學習等領域的應用網絡通信中的應用進程線程與作業(yè)在網絡通信中的應用進程線程與作業(yè)在網絡通信中的作用進程線程與作業(yè)在網絡通信中的實現方式進程線