个人理解，如有错误敬请斧正

3.3进程操作

3.3.1进程创建

linux中创建新进程实验

• 进程在其运行过程中会创建新进程，新进程可以再次创建子进程，从而形成进程树。

• 大多数操作系统根据唯一的一个进程标识符pid来识别进程。pid通常是一个数值。

• 通常进程需要一定的资源，这些资源可以从操作系统获得，也可以从父进程获得。但限制他从父进程获得，就可以避免创建过多的进程导致系统超载。

• 在创建子进程时除了资源和逻辑外，初始化数据由父进程传递给子进程。就像传入函数中的实参一样。

当进程创建新进程时，有两种执行可能：

1、父进程和子进程并行执行
2、父进程等待直到某个或所有子进程完成。

新进程的地址空间也有两种可能

子进程是父进程的复制品（具有与父进程相同的程序和数据）
子进程装入另一新程序

实验描述更清楚，详见linux中创建新进程

3.4进程间通信

• 按照一个进程能否被其他进程影响或者影响其他进程，可分为独立进程和协作进程。

• 提供环境进行进程协作的理由：

  • 信息共享
  • 提高运算速度
  • 模块化
  • 方便

• 进程间通信的基本模式：

  • 共享内存：共享内存允许以最快的速度进行方便的通信，在计算机中它
    可以达到内存的速度。共享内存比消息传递快，消息传递系统通常用系统调用来实现，因
    此需要更多的内核介入的时间消耗
  • 消息传递：消息传递对于交换较少数量的数据很有用，因为不需要避免冲突。对于计算机间的通信，消息传递也比共享内存更易于实现

3.4.1共享内存系统

共享内存方式进程间通信实验
- 为了生产者和消费者并行进行，需要缓冲来被生产者填充和被消费者读取。

• 这种缓冲分为无限缓冲和有限缓冲：
  
  • 无限缓冲( unbounded-buffer) 对缓冲大小没有限制。消费者可能不得不等待新的项，但生产者总是可以产生新项。
  • 有限缓冲 (bounded-buffer) 假设缓冲大小固定。对于这种情况，如果缓冲为空，那么消费者必须等待:如果缓冲为满，那么生产者必须等待。

这种方式类似于循环队列的插入和删除操作。课本示例如下：

定义共享区域：

存入相关信息：

读取相关信息：

3.4.2消息传递系统

• 如果进程 P 和 Q 需要通信，那么它们必须彼此相互发送消息和接收消息，它们之间必须要有通信线路 (communication link) 。下面是逻辑实现线路和send,receive方法。

  • 直接或间接通信

  • 同步或异步通信

  • 自动或显示缓冲

• 下面讨论相关概念

直接通信：

    需要通信的每个进程必须明确地命名通信的接收者或发送者。定义如下:

send(P, message): 发送消息到进程 P。
receive(Q, message): 接收来自进程 Q 的消息。

• 这种方案的通信线路具有如下属性:

  • 在需要通信的每对进程之间自动建立线路。进程仅需知道相互通信的标识符。

  • 一个线路只与两个进程相关。

  • 每对进程之间只有一个线路。

这种方案展示了对称寻址。

• 下面看下非对称寻址：即只要发送者命名接收者，而接收者不需要命名发送者。定义如下:
  • send(P, message): 发送消息到进程 P 。
  • receive(id, message): 接收来自任何进程的消息，变量 id 设置成与其通信的进程名称。

间接通信

• 通过邮箱或端口来发送和接收消息,每个邮箱都有一个唯一的标识符。

• 定义如下:
  • send(A, message): 发送一个消息到邮箱 A 。
  • receive(A, message): 接收来自邮箱 A 的消息。

这种方案的通信线路具有如下特性：

• 只有在两个进程共享一个邮箱时才能创建线路。

• 一个线路可以与两个或者更多进程相关联。

• 两个进程之间可能有不同的线路，每个线路对应一个邮箱。

进程或者操作系统可以拥有邮箱 ，如果邮箱为进程所有，那么需要区分拥有着和使用者，默认建立邮箱的进程为邮箱拥有者，如果该进程终止，那么邮箱也将也将消失，如果使用者再次发送消息到邮箱，就会提示邮箱不存在。当然也可以通过系统调用把拥有权和使用权传递给其他进程。

同步和异步

• 同步：就是说发送消息的进程send()一条消息，等待接收进程receive(),这条消息。然后在继续发送。
• 异步：发送消息进程发送消息，然后继续工作，无需等待接受消息的进程接受消息。

缓冲

• 零容量：两个进程之间必须是阻塞式（同步）的。
• 有限容量：当队列满了的时候需要等待。
• 无限容量：发送进程无需等待，无限发送。