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进程及其实现,汇报人目录/目录010203点击此处添加进程的基本概进程的同步与目录标题念通信040506进程的并发执进程的虚拟化进程的优化与行实现调试01添加章节标题02进程的基本概念进程的定义进程是操作系统中的基本概念,是程序的一次执行过程进程由程序、数据和进程控制块组成进程具有独立性、动态性、并发性和异步性等特点进程是操作系统进行资源管理和调度的基本单位进程的状态新建状态进程刚刚被创建,尚未进入就绪队列就绪状态进程已经准备好运行,等待被调度器选中运行状态进程正在CPU上运行阻塞状态进程由于等待某个事件(如I/O操作)而暂时停止运行终止状态进程已经完成或被终止,不再占用系统资源进程的组成进程控制块包含进程描述进程上下文包括程序计数信息、进程状态、进程优先器、寄存器、堆栈等级等进程状态包括就绪、运行、进程资源包括内存、文件、阻塞等状态设备等资源进程ID标识进程的唯一数进程通信包括共享内存、字消息传递、信号量等通信方式进程的创建与终止创建进程通过系统调用创建新的进程,如fork、exec等终止进程通过系统调用终止进程,如exit、_exit等僵尸进程进程终止后,其资源未被释放,成为僵尸进程孤儿进程父进程终止后,其子进程成为孤儿进程,由init进程收养03进程的同步与通信进程同步的概念进程同步是指多个进程在执行过程中需互斥锁是一种用于保护共享资源的机制,要相互协调,以避免出现竞争和死锁等当一个进程访问共享资源时,其他进程问题必须等待条件变量是一种用于等待某个条件满足进程同步的方法包括信号量、互斥锁、的机制,当条件满足时,等待的进程可条件变量等以继续执行信号量是一种计数器,用于表示资源的可用数量,当资源可用时,信号量增加,反之减少进程同步的方式信号量用于控制多个进程对共享条件变量用于等待某个条件满足资源的访问后,才继续执行添加标题添加标题添加标题添加标题互斥锁用于保护临界区,防止多屏障用于同步多个进程的执行顺个进程同时访问序,确保所有进程都到达某个点后,才能继续执行信号量机制信号量一种用于进程间通信和同步的机制信号量类型二进制信号量、计数信号量、记录型信号量等信号量操作P操作(等待)、V操作(释放)信号量应用实现进程间的互斥、同步、条件等待等消息传递机制同步机制确保进程间通信的正确性和安消息传递进程间交换信息的方式全性通信原语用于实现进程间通信的底层操直接通信进程间直接交换信息作间接通信通过共享内存或消息队列等中通信协议规定进程间通信的规则和格式间媒介进行信息交换04进程的并发执行并发的概念并发多个任务同时执行,互并发的优点提高系统资源利不干扰用率,提高系统吞吐量并发的实现通过多任务操作并发的缺点可能导致资源竞系统,多线程技术等实现并发争,死锁等问题执行并发的实现方式进程切换通过CPU调度,实现多个进程在CPU上的轮流执行线程将进程划分为多个线程,每个线程可以独立执行,提高并发性异步I/O通过异步I/O,进程可以在等待I/O操作完成时继续执行其他任务多核处理器利用多核处理器,实现多个进程同时在不同核上执行,提高并发性进程间的资源共享共享文件多个进程可以同共享数据库多个进程可以时访问和修改同一文件同时访问和修改同一数据库共享内存多个进程可以同共享网络资源多个进程可时访问和修改同一块内存区以同时访问和修改同一网络域资源死锁及其预防死锁定义多个进死锁原因资源不死锁预防方法银死锁检测和解除程因竞争资源而陷足、进程推进顺序行家算法、资源分通过检测算法检测入无限等待的状态不当、进程通信不配图法、避免死锁死锁,并采取相应当等法等措施解除死锁05进程的虚拟化实现虚拟化的概念虚拟化是一种技术,可以将物理资源抽象成虚拟资源,使得多个虚拟机可以共享这些资源虚拟化可以提高资源利用率,降低成本,提高系统的灵活性和可扩展性虚拟化可以分为全虚拟化、半虚拟化和硬件辅助虚拟化等类型虚拟化技术在云计算、大数据、物联网等领域有着广泛的应用虚拟化技术的分类l全虚拟化模拟硬件环境,提供完整的操作系统支持l半虚拟化部分模拟硬件环境,提供部分操作系统支持l操作系统级虚拟化在操作系统内核中实现虚拟化,提供多个隔离的运行环境l硬件辅助虚拟化利用硬件特性实现虚拟化,提高性能和稳定性l容器虚拟化在操作系统中创建隔离的运行环境,提供轻量级的虚拟化方案虚拟化技术的实现原理虚拟化技术通过虚拟化技术的分类虚拟化技术的实现虚拟化技术的优点软件模拟硬件,实全虚拟化、半虚拟过程创建虚拟机、提高资源利用率、现多个操作系统在化、硬件辅助虚拟分配资源、启动虚提高系统安全性、同一硬件平台上运化拟机、运行虚拟机提高系统可移植性行虚拟化技术的应用场景l服务器虚拟化提高服务器资源利用率,降低成本l桌面虚拟化提高用户工作效率,降低IT维护成本l存储虚拟化提高存储资源利用率,降低存储成本l网络虚拟化提高网络资源利用率,降低网络成本l应用虚拟化提高应用部署效率,降低应用维护成本l安全虚拟化提高安全防护能力,降低安全风险06进程的优化与调试进程的优化策略减少进程数量减少不必要的进程,提高系统效率优化进程调度合理分配CPU资源,提高进程执行效率优化进程通信减少进程间通信开销,提高系统响应速度优化进程内存管理合理分配内存资源,减少内存碎片,提高系统稳定性进程的性能分析性能指标CPU使性能瓶颈CPU密性能优化方法代性能调试工具用率、内存使用率、集型、内存密集型、码优化、算法优化、GDB、Valgrind、磁盘I/O、网络I/O I/O密集型等硬件优化等Perf等等进程的调试技术调试工具使用调调试方法断点、调试技巧设置条调试案例分析死试器,如GDB、单步执行、查看变件断点、查看堆栈锁、内存泄漏、性WinDbg等量值等信息、分析内存泄能瓶颈等实际案例漏等进程调试工具的使用调试器用于跟踪和调试进程的工具,如网络监控器用于监控网络通信的工具,GDB、WinDbg等如Wireshark、tcpdump等性能分析器用于分析进程性能的工具,日志记录器用于记录进程运行情况的工如Perf、VTune等具,如Log4j、Logback等内存检测器用于检测内存错误的工具,调试技巧如断点设置、单步执行、变量如Valgrind、AddressSanitizer等查看等感谢您的观看汇报人。