进程控制
进程控制的基本过程：
*进程的创建
*进程的终止
*进程的阻塞与唤醒
*进程的挂起和激活
关于进程的亲属关系
系统中运行的进程并不都是孤立的，有的进程运行后，会调用其他进程来执行，
这样就组成了进程间的父子关系。
可用 “进程图”描述一个进程的家族关系，该图实际就是一种有向树。
- 感受进程及进程树
1.“运行”——输入“cmd”，启动命令行控制台
2.在cmd窗口输入“notepad”启动记事本。
3.现在进程“cmd.exe”和进程“notepad.exe”就组成了一个进程树，后者为子进程，前者为父进程。
4.用“任务管理器”在“进程”页，右击cmd.exe选择“结束进程树”。则记事本子进程也会结束。
注：一些木马服务端程序运行后会同时生成两个木马进程，这两个进程互相监控、互相保护。对此类木马，我们就可以分别对两个木马进程尝试使用“结束进程树”命令。
进程间的父子关系关系着资源的继承。创建和撤销进程时，其父、子进程要相应的被影响。
1.进程的创建
1）一个进程创建另一进程的事件（原因）
*用户登录：分时情况下用户的请求
*作业调度：批处理中
*提供服务：运行中的用户程序提出功能请求，要创建服务进程（如打印服务）
*应用请求：应用程序自己创建进程，完成特定功能的新进程。（木马程序）
2）创建过程
(1) 申请空白PCB
(2) 为新进程分配资源
主要是内存资源的处理
(3) 初始化进程控制块
标识符（包括父进程的）、程序计数器指向程序入口地址，就绪态、优先级等信息的填写。
(4) 将新进程插入就绪队列
原语是由若干指令构成的原子操作过程，作为整体实现功能，不可被打断。
*OS通过调用进程创建原语Creat()创建新进程。
*其他各控制工作也都是由OS内核以“原语”的方式实现，以保证不被打断。
2.进程的终止
1）引起进程终止的事件
*正常结束
*异常结束
内存越界错误
保护错（权限错，如修改只读文件等）
非法指令（不存在的指令，程序异常转向而把数据当指令）
特权指令错（用户态程序试图执行只有OS可执行的指令）
运行超时、运算错、i/o故障等
*外界干预
操作员或操作系统干预（死锁时，可人为结束）
父进程请求终止子进程
父进程终止，子孙进程也跟着终止
2）终止过程
对上述事件，OS调用内核终止原语，执行下列过程：
(1) 根据进程标示符，检索出该进程PCB，读其状态。
*IF 执行态，立即终止该进程，置调度标志为真，指示重新进行调度。
*IF 有子孙进程，亦应予以终止，以防成为不可控进程。
(2) 归还全部资源至其父进程或系统。
(3) 将该进程PCB从所在队列或链表中移出。
3.进程的阻塞与唤醒
1）引起进程阻塞和唤醒的事件
*请求系统服务的满足情况
*启动某种需等待（I/O）操作
*合作需要的新数据尚未到达
*执行某功能的进程暂时无新工作可做(如发送数据进程)
2）阻塞和唤醒过程
由进程调用阻塞原语阻塞自己，是主动行为：
（1）将PCB中的状态改为阻塞
（2）该PCB加入到阻塞队列中
（3）转进程调度，将处理机分配给另一进程
（4）进行进程切换，即根据两切换进程的PCB，保护与重新设置处理机状态。
阻塞与唤醒原语作用相反，成对使用
阻塞进程等待的事件发生时，有关进程(如放弃该资源的进程)调用唤醒原语把等待该事件的进程唤醒。
（1）把阻塞进程从等待该事件的阻塞队列中移出
（2）将其PCB中的现行状态改为就绪
（3）将PCB插入到就绪队列中。
4.进程的挂起与激活
挂起原语将指定进程或阻塞进程挂起。
（1）检查被挂起进程的状态，活动就绪则改为静止就绪，活动阻塞则改为静止阻塞
（2）将该PCB复制到内存（方便检查）/外存（对换）指定区域
（3）*若挂起的进程是执行态，则需重新进行进程调度。
注意：进程只能挂起自己或其子孙进程。
激活原语的执行过程
若挂起进程在外存上，将其调入内存
检查进程状态，若处于静止就绪，则改为活动就绪，若处于静止阻塞，则改为活动阻塞
关于调度
*进程控制中，状态转换和调度密切相关。
*运行态进程的改变必然产生调度行为
*只要产生新就绪态进程，就需考虑调度策略
*只要是采用抢占式调度，要检查新就绪进程是否可抢占CPU，引起新的调度。
控制并发：
基本控制
进程、PCB、状态、基本控制过程
合理控制
控制进程的相互影响，得到可再现的正确结果
进程间两种制约关系：
1.间接相互制约关系：主要源于资源共享,表现为
进程A—打印机资源—进程B（互斥）
2.直接相互制约关系：主要源于进程合作，表现为
进程A写缓冲—进程B读缓冲（有序）
1.进程同步的基本概念
1）进程同步的主要任务：
使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，
从而使程序的执行具有可再现性。
2）临界资源
一次仅允许一个进程使用的资源。
3）临界区
每个进程中访问临界资源的那段代码叫临界区。
为了正确同步，对临界区的代码要增加控制
进入区：对欲访问的临界资源进行检。若此刻未被访问，设正在访问的标志
临界区：访问临界资源的代码。
退出区：将正在访问的标志恢复为未被访问的标志
剩余区：其余部分
4）同步机制应遵循的规则
实现互斥的方法应符合如下每条原则
空闲让进：资源使用最基本原则
忙则等待：保证互斥
有限等待：合适时被唤醒防止死等
让权等待：能主动释放CPU防止忙等
同步控制的关键
主要涉及”判断”和”修改标志”操作
不应被打断（原语，OS核心态运行）
硬件同步机制
*许多计算机提供一些特殊的硬件指令，允许对一个字中的内容进行检测和修正，
或对两个字的内容进行交换。利用这些特殊指令解决临界区问题。
*进入临界区往往跟其标志有关，可将标志看做一个锁，“锁开”进入并关锁，
“锁关”必须等待，初始时锁是打开的。
（1）关中断
*进入锁测试前关闭中断，直到完成锁测试并上锁后才能打开中断。
进程在临界区执行期间，系统不响应中断，从而不引发调度。
*缺点：
*滥用风险
*关中断时间过长会影响效率，限制CPU交叉执行能力
*不适用于多CPU系统
（2）Test-and-Set指令
boolean TS(boolean *lock)
{
Boolean old;
old=*lock;
*lock=TRUE;
return old;
}
*一个不可分割的原语
为一个临界资源设置一布尔变量lock，初值为false
do{
…
while TS(&lock) ;
critical section;
lock=FALSE;
remainder section;
}while(TRUE);
（3）利用Swap指令实现进程互斥
*对换指令（intel 80x86中称XCHG指令），用于交换两个字节的内容
void swap(boolean *a, boolean *b)
{boolean temp;
temp=*a;
*a=*b;
*b=temp;
}
*为临界资源设置一个全局布尔变量lock=false。每个进程一个局部布尔变量key。
do{
key=TRUE;
do{
swap(&lock,&key);
}while(key!=FALSE);
临界区操作；
lock=FALSE;
剩余区；
}while(TRUE);
完全利用软件方法，有很大局限性，也不适于多进程，现在已很少采用。
硬件指令机械操作可保证锁开、关操作不被打断；适用于任意数目的进程。
但等待要耗费CPU时间，不能实现“让权等待”，从等待进程中随机选择一个进入临界区，
有的进程可能一直选不上，难以实现较为复杂的进程同步问题。