操作系统进程管理：并发与进程创建详解

"进程的创建是操作系统进程管理的重要环节，涉及多个步骤，包括创建进程控制块（PCB），为其分配唯一的进程标识符，为进程映象分配内存空间，初始化PCB，设置默认状态如New，并将新进程链接到就绪队列等。进程管理是操作系统的核心任务之一，它确保多道程序的并发执行，提高系统资源的利用率。" 在操作系统中，进程是程序在执行过程中的一个实例，具备独立的功能，并且是系统资源分配和调度的基本单位。进程的生命周期始于创建，结束于中止。创建进程可能发生在多种场景下，如用户登录、批处理作业提交、操作系统根据服务需求创建，或者已有进程生成新的子进程。用户程序也可以被设计为可以创建多个并发执行的子进程。 进程的创建包括以下关键步骤： 1. **创建PCB（进程控制块）**：PCB是操作系统管理和控制进程的核心数据结构，包含进程的状态、优先级、内存信息、I/O状态等关键信息。 2. **分配进程标识符**：每个进程都有一个唯一标识符，用于区分系统中的其他进程。 3. **分配内存空间**：进程需要内存来存储程序代码、数据、堆栈等，因此需要为进程映象分配足够的内存空间。 4. **初始化PCB**：设置初始状态，如New或就绪，以及默认的I/O设备和文件状态。 5. **建立链接**：将新创建的进程添加到合适的队列，如就绪队列，以便调度器可以选择并执行它。 进程的并发执行带来了多个特性： 1. **结果的不可再现性**：由于进程的执行受到调度策略和系统资源可用性的影响，同一程序的并发执行可能产生不同的结果。 2. **间断性执行**：进程执行不是连续的，可能会因为资源竞争或调度而被挂起。 3. **资源共享**：多个进程可以访问和使用系统资源，如CPU、内存和I/O设备。 4. **独立性和制约性**：进程可以独立启动和执行，但它们之间的交互可能导致相互制约，如通过信号量或共享内存通信。 5. **程序和计算的非一一对应**：一个计算可能由多个程序协作完成。 引入并发的主要目的是提高资源利用率和系统效率。在并发环境下，如CPU、设备等资源可以同时服务于多个进程，从而提高了利用率。例如，在并发环境下，CPU、DEV1和DEV2的利用率均得以提升，使得系统整体效率增加。 进程的中止可能源于用户的请求、程序错误、操作系统指令或父进程的决定。在进程生命周期中，操作系统会监控并管理进程的状态转换，以确保系统的正常运行和资源的有效利用。