2.3 进程控制块

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我是靠谱客的博主哭泣白开水，最近开发中收集的这篇文章主要介绍2.3 进程控制块，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

进程控制块的内容(process control block/PCB)

进程控制块(PCB)是进程的实例化。创建时，操作系统为每一个进程分配一个唯一标识符。该标识符p可以是指向PCB结构的指针，或是很多PCB的数组的索引。

PCB的具体实现和内容因操作系统而异，但以下是代表绝大多数现代操作系统的通用结构。

进程p的通用PCB

PCB区域	解释
CPU_state	当p停止时，由各种硬件寄存器(register)和状态标志(flag)组成的CPU当前状态保存在该区域中。当p恢复执行时，保存的信息被复制回CPU中。
process_state	储存进程p当前的状态。如，正在运行，就绪或者堵塞。
memory	描述分配给p的内存区域。在最简单的情况下，该区域会指向主储存器中。在使用虚拟内存的系统中，该区域也可以指向内存页或段的层次结构。
scheduling_information	包含被调度器使用的信息，用来决定p将何时运行。该信息通常记录p的CPU时间(CPU time)，系统中的真实时间(real time)，优先级(priority)和任何可能的截止期限(deadlines)。
accounting_informaton	跟踪计数和计费所需的信息。如，使用CPU的时间或内存量。
open_files	跟踪当前由p打开的文件。
other_resources	跟踪p已请求并成功获取的任何资源。如，打印机。
parent	每一个进程都是由其他一些正在运行的进程创建的。进程p的父进程(parent process) 是创建p的进程。parent区域记录的p的父进程的信息。
children	进程p的子进程c (child process) 是由p创建的进程。进程p是进程c的父进程。进程p每一个子进程的信息被记录在children区域中。

PCB的数据结构

PCB的条目由不同的数据类型组成。包括整数，字符或指针。因此，每个PCB都被实现为异数据结构(heterogeneous data structure) 例如：C语言的"struct"

——	——
CPU_state	整数集
process_state	整数或字符
memory	指针
scheduling_information	整数集
accounting_informaton	整数集
open_files	链表头节点
other_resources	链表头节点
parent	指针或索引
children	链表头节点

组织PCB

操作系统必须在创建和删除进程时有效地分配和释放PCB。有两种组织所有PCB的方法。

一个结构的数组。PCB被标记为空闲(free)或已分配(allocated)，此方法不需要动态内存管理。但缺点是浪费了大量的储存空间用来维持足够数量的PCB槽口。
一个指针的数组去动态分配PCB。指针数组浪费的空间很小，从而可以有数量比结构数组大得多的PCB。缺点是动态内存管理的开销。因为每个PCB需要分配和释放内存。

避免链表

链表需要动态内存管理，成本很高。Linux操作系统开创了一种消除这种开销的方法。

不同于锚定在父进程PCB中的单独链表，链接分布在子PCB上，这样每个链接都直接指向相对于该进程的前一个和后一个兄弟进程。在进程p的PCB中，原来的两个区域被四个新区域代替：

parent：像以前一样指向进程p的单个父进程。
first_child：指向p的第一个子进程。
younger_sibling：指向紧跟在进程p后创建的兄弟进程。
older_sibling：指向紧挨在进程p前创建的兄弟进程。

管理PCB

操作系统会维护组织在各种列表中的所有PCB。等待列表(waiting list/WL) 与所有资源相关联，并包含因为该资源不可用而阻塞的所有进程。另一个非常重要的列表是就绪列表(ready list/RL)，它包含所有处于就绪状态并因此能在CPU上运行的进程。RL还包括当前正在运行的进程。RL按照重要性维护在列表中的进程。进程的重要性由称为优先级(priority)的整数值表示。RL可以是一个简单的链表，其中进程的优先级决定了在链表的位置。RL也可以依靠优先级在不同的列表中维护进程。

例：