本文主要是介绍操作系统（第四周 第二堂），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
目录
回顾
进程运行
进程的创建
进程的工作
举例
进程的删除
举例1（走到return 0结束）
举例2（利用exit（1）结束）
进程通信
共享内存
生产者算法
消费者算法
消息传递
定义
算法实现
总结
回顾
上文的重点就两个内容：一、进程调度的理解；二、队列图以及调度程序
其中进程调度的理解有：一、进程本身角度调度理解；二、计算机整体角度理解进程管理和调度
队列图共有五个队列：I/O队列、中断队列、就绪队列、时间片过期队列、创建子进程队列
调度程序：长期调度程序、短期调度程序
进程运行
研究完进程调度，现在我们来研究进程的运行，研究进程运行前要先看进程是如何创建、删除的
一个进程的一生包括：创建、工作、被调度、删除
进程的创建
所有进程（除了Pid=0的初始进程）都是由父进程创建产生
定义：创建进程称为父进程，被创建进程称为子进程
每一个进程都采用进程标识符来唯一确定进程，子进程和父进程得pid不同
进程创建必备的两个指令：fork()、exec()
fork():
一、创建子进程，子进程和父进程完全相同（虚拟地址也相同，但是物理空间实际地址不同）。完全相同也意味着父进程fork后的程序计数器为fork函数结束位置，而子进程的程序计数器也为fork函数结束位置
二、在父进程中返回子进程的pid，在子进程中返回0
三、创建子进程也意味着要在内核中新建PCB（进程控制块）
exec():
一、以新程序来取代原进程的内存空间，包括程序、栈等进程所有的成分
二、exec后子进程就有了新的虚拟地址空间，可以认为“脱离”父进程的限制
三、exec后子进程的PID保持不变
进程的工作
进程是并行工作的，即子进程被父进程创建后和父进程一起工作（父进程利用wait（NULL）除外，该方法让父进程在子进程结束后才工作）
举例
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>// 测试创建子进程函数 pid_t fork();
int main()
{pid_t pid = fork();if(-1 == pid){//创建子进程失败return -1;}if(0 == pid){//子进程printf("I am child, my fork:%d\n", pid);printf("I am child, my pid：%d, ppid：%d\n",getpid(),getppid());sleep(5);printf("I am child, I have finished\n"); }else{//父进程 printf("I am father, my fork:%d\n", pid); printf("I am father, my pid：%d, ppid：%d\n",getpid(),getppid());sleep(5);printf("I am father, I have finished\n"); }return 0;
}
执行结果为：
程序运行的关键点：
1、父进程先运行：由于子进程由fork函数创建，所以需要耗费一些时间。
2、父子进程并行运行：父进程利用sleep函数休息时，可以看到子进程也输出了其值，说明父子进程目前共同在运行
3、fork返回值：父进程的fork返回值为子进程的pid，子进程的fork返回值为0
4、pid是进程标识符：子进程和父进程的pid的值不同
进程的删除
进程的删除主要有两种：
1、进程走到return 0 自己结束
2、进程调用exit（1）结束
举例1（走到return 0结束）
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>// 测试创建子进程函数 pid_t fork();
int main()
{pid_t pid = fork();if(-1 == pid){//创建子进程失败return -1;}if(0 == pid){//子进程printf("I am child, my fork:%d\n", pid);printf("I am child, my pid：%d, ppid：%d\n",getpid(),getppid());sleep(5);printf("I am child, I have finished\n"); }else{//父进程 wait(NULL) printf("I am father, my fork:%d\n", pid); printf("I am father, my pid：%d, ppid：%d\n",getpid(),getppid());sleep(5);printf("I am father, I have finished\n"); }printf("%d 号进程已结束\n",pid);return 0;
}
结果为：
关键点：在父进程中调用wait（NULL）函数让父进程在子进程结束后才开始运行
举例2（利用exit（1）结束）
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>// 测试创建子进程函数 pid_t fork();
int main()
{pid_t pid = fork();if(-1 == pid){//创建子进程失败return -1;}if(0 == pid){//子进程printf("I am child, my fork:%d\n", pid);printf("I am child, my pid：%d, ppid：%d\n",getpid(),getppid());sleep(5);printf("I am child, I have finished\n");exit(1); }else{//父进程 wait(NULL) printf("I am father, my fork:%d\n", pid); printf("I am father, my pid：%d, ppid：%d\n",getpid(),getppid());sleep(5);printf("I am father, I have finished\n"); }printf("%d 号进程已结束\n",pid);return 0;
}
执行结果为：
关键点：子进程运行到exit函数后就自己删除自己，父进程开始运行
进程通信
操作系统内并发执行的进程可以是独立的也可以是协作的，协作完成的进程就涉及到进程间通信
进程通信主要有两种方式：1、共享内存 2、消息传递
图中关键点：
1、共享内存没有内核参与，消息传递需要内核参与
2、共享内存速度快于消息传递，但是共享内存要避免内存冲突。在多处理器系统上，共享内存有高速缓存一致性的问题
共享内存
共享内存实现通信一定要面临一种情况：其中一个进程是消息的发送者，另一个进程是消息的接收者。
这样我们必须要设计算法保证：消息接受者知道消息发送者何时发送
生产者算法
while(true){while(((in+1)%BUFFER_SIZE)==out); //共享内存满了，就不能生产等待消费者进程拿buffer[in]=next_produced;in=(in+1))%BUFFER_SIZE
}消费者算法
item next_consumed;
while(true){while(in==out);//此时共享内存是空的，无法拿东西next_comsumed=buffer[out];out=(out+1)%BUFFER_SIZE;
算法关键点：
1、缓冲区最大值为BUFFER_SIZE-1（人为设定）
2、in+1==out设定为满，in==out设定为空
3、如果想要缓冲区最大值为BUFFER_SIZE，需要另设一个标志数用来记录缓冲区是满的还是空的。否则满的和空的都是in==out成立则无法区分
4、本质就是双指针实现，如上图所示
消息传递
定义
关键点：
1、消息传递对于分布式环境（硬件不同）的两个进程的通信特别有用
2、消息传递必须通过系统调用完成，所以必须陷入内核。
3、消息传递一共有两种通信方式，第一种是直接通信方式，第二种是间接通信方式
首先要知道一个消息是由消息头和消息体组成的，消息头里包括:发送进程ID、接收进程ID、消息类型、消息长度等格式化的信息(计算机网络中发送的“报文”其实就是一种格式化的消息)。
直接通信方式，如下:
发送进程把它想要发送的消息，通过发送原语发送给接收进程，然后这些消息会被放到接收进程的消息队列里面，接着接收进程通过接收原语一个个读取消息队列中的消息，这样发送进程和接收进程就实现了线程通信。
间接通信方式，如下:
对于间接通信方式，进程1会先通过发送原语把消息放到一个信箱中，然后进程2会通过接收原语从信箱中读取这些消息。
算法实现
总结
本文到这里就结束啦~~这堂课的内容较为杂乱、复杂，但是学一学拓展一下知识是非常好的呀~~
如果觉得对你有帮助，辛苦友友点个赞哦~
知识来源：操作系统概念（黑宝书）、山东大学高晓程老师PPT及课上讲解。不要私下外传
这篇关于操作系统（第四周 第二堂）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
