进程是如何运行的

秒速五厘米 2022-12-31 03:29 154阅读 0赞

本文是《操作系统：以程序员的角度》第四章，从本章开始将开启第一个重要的主题：进程，彻底理解进程对程序员来说是极为重要的，本章就从程序员的角度来讲解到底什么是进程、操作系统是如何实现进程的。本文承接上篇《[程序员应如何理解进程创建][Link 1]》，以下为本篇目录：

*  进程是一直在运行吗？
 *  进程的状态转换
 *  运行到阻塞：进程必须等待运行条件成立
 *  运行到就绪：让出CPU，其它进程运行一会儿
 *  就绪到运行：CPU可用，重新运行
 *  阻塞到就绪：时机成熟，可以排队等待CPU
 *  完整的进程状态转移
 *  总结

本节是进程三部曲的中篇，主要关注进程的运行。进程被创建出来后就可以开始运行了，但是进程是一直在运行吗？接下来我们就讲解一下进程在运行过程中的方方面面。

进程是一直在运行吗？

我们的程序加载到内存成为进程后，进程是一直在运行直到结束吗？要回答这个问题，我们必须要知道一个常识，那就是**一个CPU在任意时刻最多只能运行一个进程**。有了这个常识我们就能自己推断这个问题了，程序是一直在运行的吗？显然不是，因为我们的计算机CPU资源是有限的，但是打开你的任务管理器看看里面有多少进程在运行。当进程数目大于CPU个数的时候，必然有一部分进程是不能运行的。既然这些程序不能被运行，那么这些进程处于一种什么样的状态呢？

其实不只是当进程数量超过CPU个数时有的进程必须被暂停执行，当我们的程序试图等待接收用户的按键时(也就是进行I/O操作)，进程也是不能运行的，那么此时进程又处于一种什么样的状态呢？

在以上两种情况下进程没有办法继续运行，这时CPU只能去执行其它进程。因此我们的程序不是一直从运行直到结束的。导致程序被暂停原因有两种：

*  CPU数目小于进程数目，也就是说没有足够的CPU来运行这么多的进程
 *  进程进行I/O操作，当I/O操作还没有完成时进程只能暂停运行

在这两种情况下，进程无法继续运行，也就是说进程其实不是一直都处于“运行状态”的，当进程进行I/O操作而I/O尚未完成时，进程不得不暂停，这被称之为“阻塞，进程处于“阻塞状态”，即block；而当CPU数量不足一些进程不得不暂停运行时，这些进程处于“就绪状态”，即ready。接下来，我们看下一个进程从开始运行直到运行结束是怎样进行状态转换的。

进程的状态转换

进程在运行的时候其实在不断的进行状态转换，以下就是进程的状态转移图：

本文剩余部分请参见这里《[深入理解操作系统][Link 2]》。

[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU2NTYyOTQ4OQ%3D%3D&chksm=fcb984bbcbce0dad43163c790a022354ed294e511460201415246e8fd9b27d37dd39610cefe9&idx=2&mid=2247484389&scene=21&sn=8e9ba48963d6a1847d85bfe8f7b85c9b#wechat_redirect
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