UNIX操作系统处理机管理

UNIX的进程调度
在Unix 操作系统中，所以的程序，不论是用户 级上还是在内核级上执行的，都出现在某个进程 的现场内，所有的用户程序都在它们自己的进程 现场中运行。当这些用户进程通过系统调用请求 内核服务的时候，实现该系统调用的内核代码继 续在请求进程的现场内执行，这就能让内核方便 的访问进程的所有状态及其他地址空间。它还提 供了一种代表用户程序记录内核执行的当前状态 的方式。例如，如果需要挂起一次系统调用的执 行来等待I/O 操作完成，那么内核有关系统调用 处理的状态就要保存在进程中。
• UNIX 系统是一个多用户分时系统, 其分时性是通过对 用户进程频繁的调度来实现的, 系统的调度程序分成两 部分, 即处理机调度程序( swtch) 和进程对换程序 (sched) . 在这里我涉及的是处理机调度程序. 在如下几 种情况下会调用处理机调度程序: • (1) 若一个进程已到达它不能超过的某个点, 这时它就 要调用“sleep ”, 而“sleep ”则调用“swtch ”; • (2) 一个在核心态下运行的进程, 当它将要转入用户态 之前, 会测试变量“runrun ”, 如果其值非0 , 则意味着 更高优先权的进程已为运行准备就绪. 此时核心态进程 也将调用“swtch ”.UNIX 进程调度策略是基于动态优 先数, 优先数的设置有如下特点:
UNIX的进程调度
因为系统的所有活动，无论是用户级上的还是内核 级上的，都发生在某个进程的现场内，所有UNIX 内核 只调度需要执行的进程。当使用传统的分时调度策略 的 时候，在用户级执行的进程不会被分入时间内执行。 只有当前的内核进程明确允许的情况下，才能切换到 在内核执行的另一个进程。
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在传统Unix 中进程优先级的设置是通过 nice 和set priority 完成的；但不幸的是速 两种系统调用无法使用最高优先级的进程 得以立即进行，这是因为在循环调度(时间 片调度)机制下。当进程的时闻片用完后。 不论扰先级如何都让出CPU 。另外，由于 它是非抢占式内核，优先级高的进程不能 立即打断当前正在运行的进程，获得CPU 资源。这对一些要求进程立即抢占CPU ， 并且一次运行完成的实时应用是不能满足 要求的．
• swtch 由“trap ”、“sleep ”、“expand ”、 “exit ”、“stop ”、“xalloc ”调用. 它是一个 非常特殊的过程, 分为三段执行, 涉及3 个核心态进 程.
• Unix 系统是多用户，多任务的操作系统， 它通过向进程提供与机器无关的抽象服务， 从而在Unix 实现之间提供了高度的程序的 可移植性。内核给每个进程提供了一个环境 让这个环境显得好像该进程是系统中正在执 行的唯一进程那样。这主要是赋予每个进程 自己的虚拟地址空间来实现的。系统调用可 以创建新进程，改变进程正在执行的程序， 以及终止进程，还可以使用其他许多系统调 用，其中包括动态分配未初始化数据的系统 调用。
UNIX进程的组成
进程控制块
• 进程基本控制块常驻内存，进程扩充控制块 不常驻，通常放在对话区。 • 把进程基本控制块的数据结构称为proc结构。 • 把进程扩充控制块的数据结构称为user结构。
进程控制块
正文段
在多道程序设计中，不同的进程可 能要调相同的程序。在UNIX中把可供 多个进程共享的程序称为进程的正文 段。正文表（text）用来管理可供共 享的的正文段。
正文段
数据段
• 进程的数据段包括进 程执行的非共享程序 和程序执行时用到的 数据； • UNIX把进程的数据段 分成用户栈区，用户 数据区和系统工作区； • 系统工作区又分为核 心区和user区 • 不同的区的功能是有 分工的
UNIX进程的状态
• UNIX系统的任何一个 进程在生命周期内状 态会不断发生变化， 在不同的时刻会处于 不同的状态 • 进程按状态链入进程 队列中，同一队列中 的进程用进程基本快 的p_link链接在一起 • 任何时刻进程只能在 一个队列中
UNIX的系统中的进程的特点
• 通常，一个进程要么是用户进程，要么是 系统进程；UNIX不这么区分，而是将各种 进程一视同仁，视为进程。 • 在UNIX系统中区分管态和目态。 • 通常，用户进程和系统进程的运行状态是 不同的，一个进程只能运行在同一个状态 下，但UNIX中进程可以在两种状态下切换。
UNIX操作系统
UNIX的系统结构 UNIX的系统中的进程的特点 UNIX的系统中的进程组成 UNIX进程的状态、（线程）状 态切换图 UNIX的进程调度
组员： 陈必冠、张晓荣 董雷鸣、汤瀚宇、汪德忠
UNIX的系统结构
UNIX是一个分层的操作系统系统体系结构
1) 硬件：在这个层状结构中，最里层是为操作系 统提供服务的硬件，是整个系统的物 “质基 础”。
2)内核：顾名思义，是整个操作系统的核心部分， 主要作用是一方面交互驱动协调硬件工作，另一 方面交互为系统外层程序和用户程序提供服务， 有了内核，系统外层程序和用户程序不需要关心 关于硬件的任何具体信息，只需知道如何与内核 交互操作即可，剩下的工作就交给内核去完成了。
3) SHELL： UNIX使用shell程序使得核心程序 和用户相互隔离。Shell程序只是一些比较简 单的程序，它在核心程序顶部运行，并且处理 所有用户的输入。具体而言，Shell起命令解 释作用，接受用户输入的终端命令，并把命令 转换成内核能够完成的动作，最后根据需要把 结果反馈给用户。
UNIX进程的状态
Hale Waihona Puke Baidu
UNIX进程的状态切换图
线程
• 线程是在一个进程内的基本调度单位， 线程可以看做是一个执行流，拥有记录 自己状态和运行现场的少量数据（栈段 和上下文）但没有单独的代码段和数据 段，而是与其它线程共享 • UNIX中基本没区分进程和线程，他们 都使用相同的描述方法，使用相同的调 度和管理策略。