标签：long wak 进程描述符 抢占式 条件 直接 版本 pos 指令
挑选一个开源的操作系统，深入源码分析其进程模型，具体包含如下内容：
一.操作系统是怎么组织进程的
*.进程：申请资源和调度资源的基本单位，一个进程就是一个程序的一个运行过程。是一个动态的概念，在不同的操作系统中，会有不同的进程出现。
*.程序：静态概念，是指令和数据的集合，可长期存储。
*.一个程序可以对应一个进程或者多个进程而一个进程可以对应一个程序，或者一段程序
1.在进程模型中，计算机上所有的可运行软件，通常也包括操作系统，被组织成若干顺序进程，简称进程。一个进程就是一个正在执行程序中的实例，包括计数器，寄存器和变量的当前值。从概念上说，每个进程都有自己的虚拟cpu。实际是，真正的cpu在不同的进程之间切换。满足每个进程的需求有不同，cpu根据进程需求的强度不同而来回切换。
2.进程组织包括进程的创建、进程实现、进程终止；在进程创建中四个主要事件会导致进程的创建。
a）.系统初始化
b）.正在运行的程序执行了创建进程的系统调用
c）.用户请求批准一个新进程
d）.一个批处理作业的初始化
fork函数可用于进程的创建
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main(){
pid_t ret = fork();
printf("hello proc:%d,ret = %d\n",getpid(),ret);
return 0;
}
3.进程的终止通常由下列条件引起
a）.正常退出（自愿的）
b）.出错推出（自愿的）
c）.严重错误（非自愿）
d）.被其他进程杀死（非自愿）
进程通过调用exit()退出执行，这个函数会终结进程并释放所有的资源。
4.为了实现进程操作系统维护着一张表格（一个结构数组），也就是进程表。每个进程占用一个进程表项（进程控制块）该表包含进程状态的重要信息，包括程序计数器、堆栈指针、内存分配状况、所打开的文件状态、账号和调度信息，以及其他在进程由运行状态转换到就绪状态或阻塞状态时必须保存的信息，从而保证该进程随后能在再次启动，就像未被中断一样。
二.进程状态如何转换（给出进程状态转换图)
1.进程有三种一般有三种状态，分别是：运行状态、阻塞状态、以及就绪状态。
a.运行状态：该时刻进程实际占用cpu。
b.就绪状态：可运行，但因为其他进程的运行而不能运行。
c.阻塞状态：除非某种外部事件的发生，否则不能运行。
进程状态转换图：
在操作系统发现不能继续运行时发生转换1，转换2和3是由进程调度程序引起的，系统认为一个进程的处理时间过长，决定让其他进程占用cpu时发生转换2，在系统让其他进程享有了他应有的公平待遇而重新轮到第一个进程再次占用cpu 发生转换3，当进程等待一个外部事件发生时（如一些输入到达），则发生转换。
三.进程是如何调度的.
1.先来先服务算法：最简单的非抢占式算法，一个一个顺序执行，虽然这个算法易于理解并且便于在程序中应用，但是 假如第一个程序执行时间为1秒而第二个进程为10ms，对于第二个进程来说产生的延迟就太高了。因此就有了最短作业优先算法，
2.最短作业优先算法：就是如果第一个进程花费时间需要1s，而第二个花费时间只用 1ms ，就先运行第二个程序，意味这原有状态下的等待时间为1秒，在该算法下的等待时间为1ms因此有明显优化
3.最短剩余时间优先：最短作业优先算法的抢占是版本为最短剩余时间优先，这个算法进程总是选择剩余运行时间最少的进程运行。
4.linux系统使用schedule()函数来完成进程调度
1 asmlinkage __visible void __sched schedule(void) 2 { 3 struct task_struct *tsk = current; 4 5 sched_submit_work(tsk); 6 __schedule(); 7 } 8 EXPORT_SYMBOL(schedule);
第3行获取当前进程描述符指针，存放在本地变量tsk中。第6行调用__schedule()
1 static void __sched __schedule(void) 2 { 3 struct task_struct *prev, *next; 4 unsigned long *switch_count; 5 struct rq *rq; 6 int cpu; 7 8 need_resched: 9 preempt_disable(); 10 cpu = smp_processor_id(); 11 rq = cpu_rq(cpu); 12 rcu_note_context_switch(cpu); 13 prev = rq->curr; 14 15 schedule_debug(prev); 16 17 if (sched_feat(HRTICK)) 18 hrtick_clear(rq); 19 20 /* 21 * Make sure that signal_pending_state()->signal_pending() below 22 * can‘t be reordered with __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE) 23 * done by the caller to avoid the race with signal_wake_up(). 24 */ 25 smp_mb__before_spinlock(); 26 raw_spin_lock_irq(&rq->lock); 27 28 switch_count = &prev->nivcsw; 29 if (prev->state && !(preempt_count() & PREEMPT_ACTIVE)) { 30 if (unlikely(signal_pending_state(prev->state, prev))) { 31 prev->state = TASK_RUNNING; 32 } else { 33 deactivate_task(rq, prev, DEQUEUE_SLEEP); 34 prev->on_rq = 0; 35 36 /* 37 * If a worker went to sleep, notify and ask workqueue 38 * whether it wants to wake up a task to maintain 39 * concurrency. 40 */ 41 if (prev->flags & PF_WQ_WORKER) { 42 struct task_struct *to_wakeup; 43 44 to_wakeup = wq_worker_sleeping(prev, cpu); 45 if (to_wakeup) 46 try_to_wake_up_local(to_wakeup); 47 } 48 } 49 switch_count = &prev->nvcsw; 50 } 51 52 if (prev->on_rq || rq->skip_clock_update < 0) 53 update_rq_clock(rq); 54 55 next = pick_next_task(rq, prev); 56 clear_tsk_need_resched(prev); 57 clear_preempt_need_resched(); 58 rq->skip_clock_update = 0; 59 60 if (likely(prev != next)) { 61 rq->nr_switches++; 62 rq->curr = next; 63 ++*switch_count; 64 65 context_switch(rq, prev, next); /* unlocks the rq */ 66 /* 67 * The context switch have flipped the stack from under us 68 * and restored the local variables which were saved when 69 * this task called schedule() in the past. prev == current 70 * is still correct, but it can be moved to another cpu/rq. 71 */ 72 cpu = smp_processor_id(); 73 rq = cpu_rq(cpu); 74 } else 75 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock); 76 77 post_schedule(rq); 78 79 sched_preempt_enable_no_resched(); 80 if (need_resched()) 81 goto need_resched; 82 }
第9行禁止内核抢占。第10行获取当前的cpu号。第11行获取当前cpu的进程运行队列。第13行将当前进程的描述符指针保存在prev变量中。第55行将下一个被调度的进程描述符指针存放在next变量中。第56行清除当前进程的内核抢占标记。第60行判断当前进程和下一个调度的是不是同一个进程，如果不是的话，就要进行调度。第65行，对当前进程和下一个进程的上下文进行切换（调度之前要先切换上下文）
四..谈谈自己对该操作系统进程模型的看法
操作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。是直接运行在机器上的最基本的系统软件，其他任何软件都必须在操作系统的支持下才能运行。所以操作系统对于计算机和学习计算机的我们是非常重要的。其中，进程又是操作系统最基本和核心的东西，我们需要了解与掌握进程，这对于我们以后更深入的学习操作体统也有很重要的意义。
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