L9-多进程图像概述

多进程图像：操作系统把多个进程记录好，按照合理的次序推进（分配资源，进行调度），所得的图像就是多进程图像。

多进程图像：操作系统把多个进程记录好，按照合理的次序推进（分配资源，进行调度），所得的图像就是多进程图像。
在前面system模块执行到main.c，将操作系统建立起来以后，到最后一句 if(!fork()){init();} 启动了shell，用户就可以通过在shell上输入命令来让计算机完成一系列的任务，即建立了进程。所以★用户使用计算机就是建立了一堆进程，操作系统管理计算机就是通过CPU管理这建立的一堆进程。
多进程图像贯穿始终，从计算机启动开始到关机结束。在Windows系统里，通过打开任务管理器就可以看到启动的一系列进程。

★多进程的组织 = PCB + 状态 + 队列。
由前所述，为了记录进程在某一时刻的信息，需要PCB，即进程控制块来记录（★操作系统通过PCB来感知进程），将这些进程的进程控制块合理地组织起来，就形成了多个队列：
一个CPU一次只能执行一个进程，所以执行队列里只有一个PCB；
当执行队列里的PCB所代表的进程完成执行以后，就可以让就绪队列里的下一个PCB进入执行队列，开始执行该进程；
另外有一些进程可能要等待某事件完成，比如拿到磁盘的使用权才能开始执行，所以要先在磁盘等待队列，当获得磁盘的使用权后就可以进入就绪队列等待执行。
所以通过上述例子，就可以★将进程大致分为就绪态、运行态和阻塞态三个状态，通过PCB+状态+队列，就可以对多进程进行组织了。操作系统就是在这些状态的基础上，对多进程进行管理。

★多进程的交替：队列操作 + 调度 + 切换。
调度：从就绪队列中找到下一个将要进入执行的进程，可以有很多种不同的调度算法；
切换：要从CPU中保存上一个进程的信息到对应的PCB中，并将要执行的进程的信息从对应的PCB中读取到CPU中。

多个进程同时存在于内存中可能会相互影响，如下所示：
进程1中的代码要将寄存器ax中的值存到地址为100处，但地址为100处存储的是进程2的代码，就会引起冲突，所以在多进程管理时还要考虑到多个进程之间相互影响的情况。可以通过映射表来解决，这将在内存管理章节进行介绍。

从一个很经典的例子来看多进程的合作：生产者-消费者例子。
生产者往共享数据中添加item，消费者从共享数据中取出item，通过counter来限制生产者添加item（当counter==BUFFER_SIZE时，不能再让生产者添加item了）和消费者取出item（当counter==0时，不能再让消费者取出item了），但是因为多进程是交替运行的，所以可能会产生问题。
就像下面所示，由于生产者和消费者进程是交替运行的，又都执行了一次，所以counter应该等于初始值5，但由于交替执行，所以可能存在右侧这个执行序列，最后导致counter的值为4，就出现错误了。
其中一个解决办法是可以给counter上锁：如下所示，在生产者进程运行时，给counter上锁，使得消费者进程在counter上锁时不能运行，只有当生产者进程运行完，将counter开锁后，消费者进程才能开始运行并给counter上锁，等消费者进程运行完后又给counter开锁，最终使得多进程在合理的顺序上进行推进，而不是随意交替推进。
最后总结一下，多进程图像涉及到多进程的组织（PCB、状态和队列）、多进程的交替（队列操作、调度和切换）、多进程的相互影响（涉及到内存映射表）和多进程的同步与合作（锁、信号量机制等），接下来将在后面的课程中对这些内容进行详细的介绍。