進(jìn)程和處理機(jī)管理

進(jìn)程和處理機(jī)管理目錄contents進(jìn)程管理處理機(jī)調(diào)度死鎖與饑餓進(jìn)程與處理機(jī)管理的應(yīng)用未來展望01進(jìn)程管理03組成程序段、數(shù)據(jù)段、PCB（進(jìn)程控制塊）。01定義進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。02特性動(dòng)態(tài)性、獨(dú)立性、制約性、有序性。進(jìn)程的定義與特性狀態(tài)新建、就緒、運(yùn)行、阻塞、終止。轉(zhuǎn)換進(jìn)程狀態(tài)會(huì)隨著其執(zhí)行情況和系統(tǒng)狀態(tài)的變化而發(fā)生變化，如新建態(tài)→就緒態(tài)、就緒態(tài)→運(yùn)行態(tài)、運(yùn)行態(tài)→阻塞態(tài)等。進(jìn)程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換通過系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建新的進(jìn)程，包括分配資源、初始化PCB等。當(dāng)進(jìn)程完成或異常結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會(huì)回收其資源并銷毀PCB。進(jìn)程的創(chuàng)建與終止終止創(chuàng)建協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行順序和節(jié)奏，確保其正確地共享資源。同步進(jìn)程間傳遞信息，常用的通信方式有共享內(nèi)存、消息傳遞等。通信進(jìn)程的同步與通信02處理機(jī)調(diào)度按照作業(yè)到達(dá)的順序進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先級(jí)最高的是最先執(zhí)行。先來先服務(wù)（FCFS）優(yōu)先執(zhí)行最短的作業(yè)，以減少平均等待時(shí)間。最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）根據(jù)作業(yè)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先級(jí)高的作業(yè)先執(zhí)行。優(yōu)先級(jí)調(diào)度將作業(yè)分配到不同的隊(duì)列，根據(jù)優(yōu)先級(jí)和等待時(shí)間等因素進(jìn)行調(diào)度。多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度調(diào)度算法作業(yè)與進(jìn)程的關(guān)系一個(gè)作業(yè)可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程。進(jìn)程是作業(yè)的執(zhí)行實(shí)例。一個(gè)進(jìn)程可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)作業(yè)。作業(yè)的提交和進(jìn)程的啟動(dòng)是兩個(gè)獨(dú)立的概念。靜態(tài)調(diào)度在作業(yè)提交前確定作業(yè)的執(zhí)行順序和時(shí)間。動(dòng)態(tài)調(diào)度在作業(yè)執(zhí)行過程中根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整作業(yè)的執(zhí)行順序和時(shí)間。調(diào)度策略要求任務(wù)必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)任務(wù)可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，但延遲時(shí)間越短越好。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)周期性任務(wù)、非周期性任務(wù)、間隔性任務(wù)。實(shí)時(shí)任務(wù)的分類實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度03死鎖與饑餓死鎖的產(chǎn)生與預(yù)防競爭資源多個(gè)進(jìn)程因競爭有限的資源而無法繼續(xù)執(zhí)行。環(huán)路等待進(jìn)程間的等待形成一個(gè)環(huán)路，每個(gè)進(jìn)程都在等待下一個(gè)進(jìn)程釋放資源。避免死鎖的算法如銀行家算法、避免環(huán)路等待等。資源預(yù)先分配所有資源預(yù)先分配給進(jìn)程，避免動(dòng)態(tài)分配。資源分級(jí)按照資源的緊急性進(jìn)行分級(jí)，優(yōu)先滿足高等級(jí)資源。死鎖的產(chǎn)生與預(yù)防資源分配圖：通過圖論方法檢測(cè)是否存在環(huán)路等待。解除方法資源搶占：按照一定的策略搶占部分資源，打破死鎖狀態(tài)。檢測(cè)方法銀行家算法：通過檢查是否滿足安全狀態(tài)來檢測(cè)死鎖。終止進(jìn)程：選擇一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程進(jìn)行終止，打破環(huán)路等待。010203040506死鎖的檢測(cè)與解除01饑餓定義02當(dāng)一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程長時(shí)間無法獲得足夠資源時(shí)，稱為饑餓。03解決方案04優(yōu)先級(jí)調(diào)度：為進(jìn)程設(shè)置優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先滿足高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程。05多隊(duì)列調(diào)度：將進(jìn)程分為多個(gè)隊(duì)列，按順序調(diào)度每個(gè)隊(duì)列的進(jìn)程。06時(shí)間片輪轉(zhuǎn)：為每個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)時(shí)間片，時(shí)間片結(jié)束后重新調(diào)度。饑餓及其解決方案04進(jìn)程與處理機(jī)管理的應(yīng)用任務(wù)調(diào)度操作系統(tǒng)通過進(jìn)程調(diào)度算法，將處理機(jī)分配給各個(gè)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。資源管理操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理進(jìn)程所需的資源，如內(nèi)存、文件、設(shè)備等，確保資源分配的公平性和有效性。進(jìn)程同步與通信操作系統(tǒng)提供進(jìn)程同步和通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的協(xié)調(diào)與合作。在操作系統(tǒng)中的應(yīng)用容錯(cuò)與恢復(fù)分布式系統(tǒng)中的進(jìn)程管理機(jī)制能夠快速檢測(cè)和恢復(fù)故障，保證系統(tǒng)的高可用性。資源共享分布式系統(tǒng)中的進(jìn)程可以共享計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等資源，提高資源利用率。負(fù)載均衡分布式系統(tǒng)通過進(jìn)程調(diào)度實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，將請(qǐng)求分發(fā)到各個(gè)節(jié)點(diǎn)，提高系統(tǒng)整體性能。在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用自動(dòng)化部署與管理云計(jì)算平臺(tái)提供自動(dòng)化部署和管理工具，簡化應(yīng)用上線和運(yùn)維過程。多租戶隔離云計(jì)算平臺(tái)通過進(jìn)程隔離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多租戶之間的資源隔離和安全保障。彈性伸縮云計(jì)算平臺(tái)通過動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬機(jī)的數(shù)量和資源配置，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的彈性伸縮，滿足業(yè)務(wù)需求。在云計(jì)算中的應(yīng)用05未來展望隨著多核處理器的普及，如何更有效地利用多核資源，提高處理器的整體利用率，成為了一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。資源利用率隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用越來越多，如何滿足這些應(yīng)用的實(shí)時(shí)性需求，是進(jìn)程與處理機(jī)管理面臨的挑戰(zhàn)之一。實(shí)時(shí)性需求隨著環(huán)保意識(shí)的提高，如何降低處理器的能耗，實(shí)現(xiàn)綠色計(jì)算，也是進(jìn)程與處理機(jī)管理面臨的挑戰(zhàn)之一。能耗管理進(jìn)程與處理機(jī)管理的挑戰(zhàn)利用不同類型的處理器（如CPU、GPU、FPGA等）協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)更高效的處理能力。異構(gòu)計(jì)算通過將任務(wù)分解并在多個(gè)處理器上并行處