操作系统-进程状态转换图

一、进程状态

1.创建状态
进程由创建而产生。创建进程是一个非常复杂的过程,一般需要通过多个步骤才能完成:如首先由进程申请一个空白的进程控制块(PCB),并向PCB中填写用于控制和管理进程的信息;然后为该进程分配运行时所必须的资源;最后,把该进程转入就绪状态并插入到就绪队列中。

2.就绪状态
这是指进程已经准备好运行的状态,即进程已分配到除CPU以外所有的必要资源后,只要再获得CPU,便可立即执行。如果系统中有许多处于就绪状态的进程,通常将它们按照一定的策略排成一个队列,该队列称为就绪队列。有执行资格,没有执行权的进程。

3.运行状态
这里指进程已经获取CPU,其进程处于正在执行的状态。对任何一个时刻而言,在单处理机的系统中,只有一个进程处于执行状态而在多处理机系统中,有多个进程处于执行状态。既有执行资格,又有执行权的进程。

4.阻塞状态
这里是指正在执行的进程由于发生某事件(如I/O请求、申请缓冲区失败等)暂时无法继续执行的状态,即进程执行受到阻塞。此时引起进程调度,操作系统把处理机分配给另外一个就绪的进程,而让受阻的进程处于暂停的状态,一般将这个暂停状态称为阻塞状态

5.终止状态
进程的终止也要通过两个步骤:首先,是等待操作系统进行善后处理,最后将其PCB清零,并将PCB空间返还给系统。当一个进程到达了自然结束点,或是出现了无法克服的错误,或是被操作系统所终结,或是被其他有终止权的进程所终结,它将进入终止状态。进入终止态的进程以后不能在再执行,但是操作系统中任然保留了一个记录,其中保存状态码和一些计时统计数据,供其他进程进行收集。一旦其他进程完成了对其信息的提取之后,操作系统将删除其进程,即将其PCB清零,并将该空白的PCB返回给系统。

  1. 为什么要分开就绪和阻塞状态

    答:因为就绪态只需要等待处理机,而阻塞态可能在等待输入输出,即使分配给处理机也是徒劳,所以两状态图不妥。对于调度进程,只需要等待就绪队列里的进程,因为阻塞状态可以转换到就绪队列里去。

  2. 进程五状态

操作系统-进程状态转换图

  1. 新状态:进程已经创建,但未被OS接纳为可执行进程。(还没有申请到相应的资源)。

  2. 就绪态:进程做好了准备,准备执行(只等待处理机)。

  3. 执行状态:该进程正在执行(单处理机,某一时刻仅一个进程占用处理机)。

  4. 阻塞状态:等待某事件发生才能执行,如等待I/O完成。

  5. 终止状态.

  1. 问题:多个进程竞争内存资源

l 内存资源紧张

l 无就绪队列,处理机空闲:I/O速度比处理机速度慢的多,可能出现全部进程阻塞等待I/O。

解决方法

l 交换技术:换出一部分暂时不能运行的进程(阻塞进程)到外存(只换出程序和数据,PCB不换出去),以腾出内存空间,可以调用新进程来执行。

l 虚拟存储技术:每个进程只能装入一部分程序和数据

  1.  挂起:进程被交换到外存,状态变为挂起状态
    

4.1 进程挂起的原因(p91)

l 进程全部阻塞,处理机空闲。

l 系统负荷过重,内存空间紧张。(让其他进程先执行完)

l 操作系统的需要。操作系统可能需要挂起后台进程或一些服务进程,或者某些可能导致故障的进程。

l 终端用户请求。

l 父进程的需求。

4.2 挂起进程的特征

l 不能立即执行

l 可能是等待某事件发生,若是,则阻塞条件独立于挂起条件,即使阻塞事件发生,该进程也不能执行。

n 阻塞和挂起没有联系。

n 如果A进程现在要求输入数据,此时A进程属于阻塞状态,在选择挂起进程的时候,可能先选择阻塞进程(A进程),此时A进程挂起,正在输入数据,输入到内存缓冲区内。当数据输完了,向处理机发送命令数据已经输入完成,阻塞事件解除,但实际上还是挂起,所以仍是挂起态。

l 使之挂起的进程为:自身、父进程、OS。

l 只有挂起它的进程才能使之由挂起状态转换为其他状态。

4.3 阻塞与挂起

l 进程是否等待时间:阻塞与否。

l 进程是否被换出内存:挂起与否。

4.4 四种状态组合

l 就绪:进程在内存,准备执行。

l 阻塞:进程在内存,等待事件。

l 就绪/挂起:进程在外存,只要调入内存即可执行。

l 阻塞/挂起:进程在外存,等待事件。

4.5 处理机可调度执行的进程有两种

l 新创建的进程

l 或换入一个以前挂起的进程

通常为避免增加系统负载,系统会换入一个以前挂起的进程执行。

4.6 具有挂起状态的进程状态转换

操作系统-进程状态转换图

l 阻塞 → 阻塞/挂起:OS通常将阻塞进程换出,以腾出内存空间

l 阻塞/挂起→ 就绪/挂起:当阻塞/挂起进程等待的事件发生时,可以将其转换为就绪/挂起。

l 就绪/挂起→ 就绪:OS需要调入一个进程执行。

l 就绪 → 就绪/挂起:一般,OS挂起阻塞进程。但是有时也会挂起就绪进程,释放足够的内存空间。

l 新 → 就绪/挂起(新→ 就绪):新进程创建后,可以插入到就绪队列或就绪,挂起队列,若无足够的内存分配给新进程,则需要新→ 就绪/挂起。