OS.StudyLog.Ch7.Process management.进程管理
进程状态(State)
进程动态的表述部分。进程的状态表述了进程生命周期的变化过程。分为进程的生命周期管理，进程的状态变化模型，进程挂起模式三部分。
进程的生命周期
进程从开始到结束的整个过程称为生命期。这个过程中，会关注几点
进程创建，进程运行（现在执行，占用CPU的进程），进程等待（由于某种愿意无法继续执行，需要等待)，进程唤醒（当等待条件满足后还需要唤醒这个进程），进程结束。
系统初始化时，创建第一个进程（Init进程）。这个进程负责创建其他新的进程，这些新的进程是用户发出请求后，提交给Init进程并由OS来完成创建。正在运行的进程可能会因为某些需求需要创建新的进程。这是三个引起进程创建的主要事件。我们会在内存中构建出一个PCB，这个PCB就代表了这个进程最开始的情况，PCB会完成一些基本的初始化去形成一个新的进程。
形成新的进程后，它不一定执行，需要让OS选择一个可以执行的进程去执行。我们可可以执行的进程称为就绪进程，就绪进程可能存在多个，所以OS到底让哪一个执行，这就用到后续的调度算法的问题。当选定一个就绪进程，就可以让这个进程执行，从就绪态转成执行态。
执行过程中可能会等待，进程需要完成一件事，但是不能够马上完成，这就是堵塞。比如读文件，文件在硬盘上，需要从硬盘读入内存，这个过程相对于CPU的执行速度而言很慢，如果一直忙等会浪费CPU资源，这时候让进城等待，让其他就绪的进程执行，自身等待OS把文件读入内存。也可能这个进需要与其他进程协同完成某一个工作，如果其他进程没有执行，则它也需要等待。也可能会需要某些其他的数据资源，而这些资源还没有到达内存。总之，如果某一进程不得不等待时，我们用让OS把该进从执行态变到等待态。这时候有一个转换的过程，一旦处于等待状态就不再占用CPU了，这时候其他的处于就绪态的进程就可以占据CPU执行。
进程的等待一般是自身阻塞自己，只有进程自身才知道它何时需要等待哪一个事件，OS不一定知道。所以说进程等待的发起是由进程自身发起的。
唤醒需要等待情况的满足，比如被阻塞的进程资源得到满足，等待的事件到达了。一旦进程被唤醒之后，就会把进程从等待状态换成就绪态，然后就可以被OS调度去占用CPU执行。因为自身已经不占用CPU执行，所以只能被OS或者其他进程来唤醒。
结束也有几种情况：
正常退出：已经完成
错误退出：产生错误，无法继续执行，主动退出
无法执行：OS强制退出，比如他去访问其他进程的地址空间，此时会被其他管理进程或者OS杀死。一些管理进程认为该进程所占内存过多，破坏了整个系统的安全和可靠性，则杀死该进程。
进程状态变化模型
运行态：当前程序正在占用CPU执行
就绪态：得到除CPU之外的一切所需资源，一旦得到处理器就可以立刻执行
等待状态：也叫阻塞态，进程正在等待某个事件。
就绪态可以转换为执行态
执行态可以转化为就绪态或者阻塞态
阻塞态可以转化为就绪态
结束状态，此时PCB还存在，进程还没有彻底结束。
进程的执行态为何可以变成就绪态？
内存很大，CPU相对而言比较少，那么内存中会存在多个就绪的进程，我们希望每个就绪的进程都可以执行。也就说我们可以分配给每个就绪的进程比较小的一块时间片，当一个就绪进程占用CPU执行完这个碎片后，会被OS切换下来，让其他就绪态进程可以去执行。这样使得每一个就绪态的进程可以去公平的使用CPU执行。
状态的变化
1.NULL==>New:一开始没有这个进程，OS创建了一个PCB，再对这个PCB做初始化过程，从空状态到NEW状态。
2.New==>Ready:PCB中所有的数据结构都初始化完毕了，这时候只需要等待处理机就可以开始执行了。这个过程很快，不会持续很久。
3.Ready==>Running：处于就绪态的进程会被OS的调度器选中，然后被分配到CPU中去执行。
4.Running==>Exit:正在运行的进程执行完毕后就退出或者出错而退出，所以我们可以从运行态到退出态。
5.Running==>Ready:上文中已解释。时间片操作由应用程序执行比较困难，但是OS可以完成。OS管理着时钟，如果进程超出了规定时间，OS会叫停并在选择一个就绪态的进程去执行。
6.Running==>Blocked阻塞态：进程执行过程中可能阻塞的原因：等待定时器的到达、等待文件到达……
7.Blocked==>Ready:很正常，解决了阻塞态的问题后自然进入就绪态。由OS完成。
进程挂起
进程没有占用内存空间，称之为挂起。虚存管理时，我们说到运行的程序会把部分空间导入硬盘，腾出更多的空间给需要的程序使用。运行的程序就是进程，进程如果没有占用内存空间，也就意味着进程被切换到硬盘上去。这时候我们称之为挂起的进程，挂起分为两种——阻塞挂起（进程在外存上等待某事件出现）和就绪挂起（进程在外存，如果被换入到内存，本身就是就绪态）。二者的区别就是一个是等待状态被挂起，另一个是就绪状态被挂起。
1.阻塞到阻塞挂起：下一个就绪进程运行时，发觉空间不够用，会把一些阻塞的进程挂起，这时阻塞进程的空间就会腾出来给其他处于就绪态的进程使用。若没有处于就绪态的进程，会提交新进程。
2.就绪到就绪挂起：就绪进程优先级大于阻塞进程，OS执行时会优选选择就绪进程执行，会挂起低优先级的进程挂起，高优先级进程被认为可以很快进入就绪态所以暂不挂起。
3.运行到就绪挂起：对抢占式分时系统，可能会出现当前运行的进程空间不够或者有高优先级进程要执行，我们会直接把这个运行中的进程挂起，称为就绪挂起状态。
在外存中的状态转换：
阻塞挂起到就绪挂起：当阻塞挂起的进程随着OS执行，阻塞时间所需要的资源得到满足，这时候进程的状态应该变成就绪态，但是因为其本身是挂起在硬盘上的，所以这时候就成为了就绪挂起状态。但是该进程的资源和数据仍然存在于硬盘上，但是状态已经改变。
激活：把一个进程的内容从外存导入内存，从而完成进程状态的进一步变化。OS通过PCB和进程状态来管理PCB，帮助完成进程调度。
状态队列
OS需要选择某一个进程占用CPU去执行，同时要选择把哪一个进程从某一状态换到另一状态。对于任何一种状态而言可能存在多进程，所以OS要维护一组队列来表示当前系统的所有进程的状态。所有阻塞进程就用阻塞队列管理，每个进程的PCB会根据状态排到相应队列里去，当进程状态改变时，也会切换队列。所以状态的队列是OS管理不同进程的很重要的数据结构。
如图，存在多个就绪队列，因为就绪队列分优先级，优先级高的会优先调用。等待队列也存在这种情况，根据阻塞的不同事件会有不通过队列，当事件x被满足后，所有存在事件x上的进程就有可能从阻塞态变成就绪态。但是如果事件x只能满足一个进程，那么只能把队列中的一个进程从阻塞态变成就绪态；如果事件x产生后,所有等待事件x的进程都得到满足，则需要把所以进程从阻塞态变为就绪态，也就说整个队列都会放入就绪队列。