内容纲要
概念
- 进程地址空间（进程虚拟地址）
- 用户空间与内核空间（Linux）
- 内核可以访问受保护内存空间，也有访问底层所有设备的权限
- 为了保证内核安全（保证用户进程不能直接操作内核），将虚拟空间划分为用户空间和内核空间
- 32位操作系统：2^32 = 4GB；内核空间 1GB（从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF），用户空间 3GB（从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF）
- 64位操作系统：2^48（不需要64那么大、过大会导致资源浪费） = 256T；内核、用户空间分别占128T
- 进程切换（任何进程都在操作系统的内核支持下运行）
- 可以挂起在 CPU 上运行的进程
- 保存上下文（计数器、寄存器等）
- 更新 PCB（进程控制块）信息
- 把进程 PCB 移入相应的队列（就绪、在某事件阻塞等队列）
- 可以恢复以前挂起的进程
- 选择一个进程执行，更新其 PCB
- 更新内存管理的数据结构
- 恢复上下文
- 进程阻塞、唤醒
- 进程状态
- 运行态：进程获得 CPU 并运行
- 就绪态：进程具备运行条件，但尚未获得 CPU
- 阻塞态：进程因等待某事件发生而暂时不能运行
- 正在运行的进程，由于提出系统服务请求（如 I/O 操作）未得到系统的立即响应，该进程会调用阻塞原语把自己阻塞，等待相应事件出现后被唤醒
- 只有处于获得 CPU 的进程才能将其转换为阻塞状态
- 阻塞
- 请求系统服务、I/O 操作等未得到即时响应
- 找到要被阻塞进程的标识号对应的 PCB
- 停止执行
- 若该进程为运行状态（获得 CPU），则保护现场，改变状态为阻塞状态
- 把 PCB 插入相应阻塞队列
- 唤醒
- 阻塞原因期待的事件出现
- 把被阻塞的进程移出阻塞队列
- 将 PCB 状态改为就绪状态
- 将 PCB 插入到就绪队列中
- 文件描述符（FD）（适用于 Unix、Linux；Windows 中通常叫 Handle）
- 在 Linux 中，一切皆文件
- 对所有文件（目录、字符设备、块设备、套接字、打印机、进程、线程、管道等）操作，读写都可用fopen()/fclose()/fwrite()/fread()等函数进行处理
- 用于表述指向文件的引用的抽象化概念
- 标准文件描述符
- 0：标准输入；1：标准输出；2：标准错误
- 缓存 I/O（标准I/O）
- 工作过程
- Linux 中，操作系统会将 I/O 的数据缓存在文件系统的页缓存中
- 数据先被拷贝到操作系统内核缓冲区中
- 再从内核缓冲区拷贝到应用程序地址空间
- 缺点：开销大
- 基于缓存 I/O 出现的模型
- 阻塞 I/O
- 非阻塞 I/O
- I/O 多路复用
- 信号驱动 I/O（不常用）
- 异步 I/O