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l可对进程的状态进行全面的控制,主进程代码运

时间:2019-10-07 00:33来源:操作系统
View Code 一、守护进程 主进程创建守护进程 其一:守护进程会在主进程代码执行结束后就终止 其二:守护进程内无法再开启子进程,否则抛出异常:AssertionError:daemonic processes are not allo

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一、守护进程

主进程创建守护进程

  其一:守护进程会在主进程代码执行结束后就终止

  其二:守护进程内无法再开启子进程,否则抛出异常:AssertionError: daemonic processes are not allowed to have children

注意:进程之间是互相独立的,主进程代码运行结束,守护进程随即终止

图片 1图片 2

from multiprocessing import Process,Lock
import time
mutex=Lock()
def task(name):
    print("%s is running"%name)
    time.sleep(3)

if __name__=="__main":
    p=Process(target=task,args=("duoduo",))
    p.daemon=True #一定要在p.start()前设置,设置p为守护进程,禁止p创建子进程,并且父进程代码执行结束,p即终止运行
    p.start()
    print("----------------->")

守护进程运用

改进:

按先进先出方式管理就绪和阻塞队列,能够按队列形式输出进程状

二、进程同步(锁)

进程之间数据不共享,但是共享同一套文件系统,所以访问同一个文件,或同一个打印终端,是没有问题的,

而共享带来的是竞争,竞争带来的结果就是错乱,如何控制,就是加锁处理

part1:多个进程共享同一打印终端

图片 3图片 4

#并发运行,效率高,但竞争同一打印终端,带来了打印错乱
from multiprocessing import Process
import os,time
def work():
    print('%s is running' %os.getpid())
    time.sleep(2)
    print('%s is done' %os.getpid())

if __name__ == '__main__':
    for i in range(3):
        p=Process(target=work)
        p.start()

共享同一打印终端

图片 5图片 6

#由并发变成了串行,牺牲了运行效率,但避免了竞争
from multiprocessing import Process,Lock
import os,time
def work(lock):
    lock.acquire()
    print('%s is running' %os.getpid())
    time.sleep(2)
    print('%s is done' %os.getpid())
    lock.release()
if __name__ == '__main__':
    lock=Lock()
    for i in range(3):
        p=Process(target=work,args=(lock,))
        p.start()

加锁状态

part2:多个进程共享同一文件

文件当数据库,模拟抢票

图片 7图片 8

#文件db的内容为:{"count":1}
#注意一定要用双引号,不然json无法识别
from multiprocessing import Process
import time,json,random
def search():
    dic=json.load(open('db.txt'))
    print('\033[43m剩余票数%s\033[0m' %dic['count'])

def get():
    dic=json.load(open('db.txt'))
    time.sleep(0.1) #模拟读数据的网络延迟
    if dic['count'] >0:
        dic['count']-=1
        time.sleep(0.2) #模拟写数据的网络延迟
        json.dump(dic,open('db.txt','w'))
        print('\033[43m购票成功\033[0m')

def task():
    search()
    get()
if __name__ == '__main__':
    for i in range(100): #模拟并发100个客户端抢票
        p=Process(target=task)
        p.start()

模拟抢票

图片 9图片 10

#文件db的内容为:{"count":1}
#注意一定要用双引号,不然json无法识别
from multiprocessing import Process,Lock
import time,json,random
def search():
    dic=json.load(open('db.txt'))
    print('\033[43m剩余票数%s\033[0m' %dic['count'])

def get():
    dic=json.load(open('db.txt'))
    time.sleep(0.1) #模拟读数据的网络延迟
    if dic['count'] >0:
        dic['count']-=1
        time.sleep(0.2) #模拟写数据的网络延迟
        json.dump(dic,open('db.txt','w'))
        print('\033[43m购票成功\033[0m')

def task(lock):
    search()
    lock.acquire()
    get()
    lock.release()
if __name__ == '__main__':
    lock=Lock()
    for i in range(100): #模拟并发100个客户端抢票
        p=Process(target=task,args=(lock,))
        p.start()

加锁状态抢票

总结:

图片 11图片 12

#加锁可以保证多个进程修改同一块数据时,同一时间只能有一个任务可以进行修改,即串行的修改,没错,速度是慢了,但牺牲了速度却保证了数据安全。
虽然可以用文件共享数据实现进程间通信,但问题是:
1.效率低(共享数据基于文件,而文件是硬盘上的数据)
2.需要自己加锁处理

#因此我们最好找寻一种解决方案能够兼顾:
1、效率高(多个进程共享一块内存的数据)
2、帮我们处理好锁问题。这就是mutiprocessing模块为我们提供的基于消息的IPC通信机制:队列和管道。

1 队列和管道都是将数据存放于内存中
2 队列又是基于(管道 锁)实现的,可以让我们从复杂的锁问题中解脱出来,
我们应该尽量避免使用共享数据,尽可能使用消息传递和队列,避免处理复杂的同步和锁问题,而且在进程数目增多时,往往可以获得更好的可获展性。

小结、引子

必须从已经到达的进程中选择优先级最高的调入CPU运行,每个进程每次使用一次时间片**后必须判断哪些进程已经到来,然后再**

用PCB代表进程,用全局变量表示进程的个数。

三、 队列(推荐使用)

   进程彼此之间互相隔离,要实现进程间通信(IPC),multiprocessing模块支持两种形式:队列和管道,这两种方式都是使用消息传递的

 创建队列的类(底层就是以管道和锁定的方式实现)

Queue([maxsize]):创建共享的进程队列,Queue是多进程安全的队列,可以使用Queue实现多进程之间的数据传递。 

    参数介绍:

maxsize是队列中允许最大项数,省略则无大小限制。    

  方法介绍:

图片 13图片 14

q.put方法用以插入数据到队列中,
put方法还有两个可选参数:blocked和timeout。如果blocked为True(默认值),并且timeout为正值,
该方法会阻塞timeout指定的时间,直到该队列有剩余的空间。如果超时,会抛出Queue.Full异常。如果blocked为False,但该Queue已满,会立即抛出Queue.Full异常。
q.get方法可以从队列读取并且删除一个元素。同样,get方法有两个可选参数:blocked和timeout。
如果blocked为True(默认值),并且timeout为正值,那么在等待时间内没有取到任何元素,会抛出Queue.Empty异常。
如果blocked为False,有两种情况存在,如果Queue有一个值可用,则立即返回该值,否则,如果队列为空,则立即抛出Queue.Empty异常.

q.get_nowait():同q.get(False)
q.put_nowait():同q.put(False)

q.empty():调用此方法时q为空则返回True,该结果不可靠,比如在返回True的过程中,如果队列中又加入了项目。
q.full():调用此方法时q已满则返回True,该结果不可靠,比如在返回True的过程中,如果队列中的项目被取走。
q.qsize():返回队列中目前项目的正确数量,结果也不可靠,理由同q.empty()和q.full()一样

主要方法

图片 15图片 16

q.cancel_join_thread():不会在进程退出时自动连接后台线程。可以防止join_thread()方法阻塞
q.close():关闭队列,防止队列中加入更多数据。调用此方法,后台线程将继续写入那些已经入队列但尚未写入的数据,但将在此方法完成时马上关闭。
如果q被垃圾收集,将调用此方法。关闭队列不会在队列使用者中产生任何类型的数据结束信号或异常。
例如,如果某个使用者正在被阻塞在get()操作上,关闭生产者中的队列不会导致get()方法返回错误。
q.join_thread():连接队列的后台线程。此方法用于在调用q.close()方法之后,等待所有队列项被消耗。
默认情况下,此方法由不是q的原始创建者的所有进程调用。调用q.cancel_join_thread方法可以禁止这种行为

其他方法(了解)

  应用:

图片 17图片 18

'''
multiprocessing模块支持进程间通信的两种主要形式:管道和队列
都是基于消息传递实现的,但是队列接口
'''

from multiprocessing import Process,Queue
import time
q=Queue(3)


#put ,get ,put_nowait,get_nowait,full,empty
q.put(3)
q.put(3)
q.put(3)
print(q.full()) #满了

print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
print(q.empty()) #空了

Queue

图片 19

图片 20图片 21

五、共享数据

展望未来,基于消息传递的并发编程是大势所趋

即便是使用线程,推荐做法也是将程序设计为大量独立的线程集合

通过消息队列交换数据。这样极大地减少了对使用锁定和其他同步手段的需求,

还可以扩展到分布式系统中

进程间通信应该尽量避免使用本节所讲的共享数据的方式

图片 22图片 23

#进程间数据是独立的,可以借助于队列或管道实现通信,二者都是基于消息传递的

#虽然进程间数据独立,但可以通过Manager实现数据共享,事实上Manager的功能远不止于此
from multiprocessing import Manager,Process,Lock
import os
def work(d,lock):
    # with lock: #不加锁而操作共享的数据,肯定会出现数据错乱
        d['count']-=1

if __name__ == '__main__':
    lock=Lock()
    with Manager() as m:
        dic=m.dict({'count':100})
        p_l=[]
        for i in range(100):
            p=Process(target=work,args=(dic,lock))
            p_l.append(p)
            p.start()
        for p in p_l:
            p.join()
        print(dic)
        #{'count': 94}

例子

 

达时间)**system_time 在每个进程执行完一次后都增加该进程此次执行的时间(这里不指明每次执行时间为时间片是因为当进程**

l可对进程的状态进行全面的控制

四、生产者消费者模型**

在并发编程中使用生产者和消费者模式能够解决绝大多数并发问题。该模式通过平衡生产线程和消费线程的工作能力来提高程序的整体处理数据的速度。

    为什么要使用生产者和消费者模式

在线程世界里,生产者就是生产数据的线程,消费者就是消费数据的线程。在多线程开发当中,如果生产者处理速度很快,而消费者处理速度很慢,那么生产者就必须等待消费者处理完,才能继续生产数据。同样的道理,如果消费者的处理能力大于生产者,那么消费者就必须等待生产者。为了解决这个问题于是引入了生产者和消费者模式。

    什么是生产者消费者模式

生产者消费者模式是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。生产者和消费者彼此之间不直接通讯,而通过阻塞队列来进行通讯,所以生产者生产完数据之后不用等待消费者处理,直接扔给阻塞队列,消费者不找生产者要数据,而是直接从阻塞队列里取,阻塞队列就相当于一个缓冲区,平衡了生产者和消费者的处理能力。

基于队列实现生产者消费者模型

图片 24图片 25

from multiprocessing import Process,Queue
import time,random,os
def consumer(q):
    while True:
        res=q.get()
        time.sleep(random.randint(1,3))
        print('\033[45m%s 吃 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))

def producer(q):
    for i in range(10):
        time.sleep(random.randint(1,3))
        res='包子%s' %i
        q.put(res)
        print('\033[44m%s 生产了 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))

if __name__ == '__main__':
    q=Queue()
    #生产者们:即厨师们
    p1=Process(target=producer,args=(q,))

    #消费者们:即吃货们
    c1=Process(target=consumer,args=(q,))

    #开始
    p1.start()
    c1.start()

生产包子吃包子

图片 26图片 27

#生产者消费者模型总结

    #程序中有两类角色
        一类负责生产数据(生产者)
        一类负责处理数据(消费者)

    #引入生产者消费者模型为了解决的问题是:
        平衡生产者与消费者之间的工作能力,从而提高程序整体处理数据的速度

    #如何实现:
        生产者<-->队列<——>消费者
    #生产者消费者模型实现类程序的解耦和

总结

此时的问题是主进程永远不会结束,原因是:生产者p在生产完后就结束了,但是消费者c在取空了q之后,则一直处于死循环中且卡在q.get()这一步。

解决方式无非是让生产者在生产完毕后,往队列中再发一个结束信号,这样消费者在接收到结束信号后就可以break出死循环

图片 28图片 29

from multiprocessing import Process,Queue
import time,random,os
def consumer(q):
    while True:
        res=q.get()
        if res is None:break #收到结束信号则结束
        time.sleep(random.randint(1,3))
        print('\033[45m%s 吃 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))

def producer(q):
    for i in range(10):
        time.sleep(random.randint(1,3))
        res='包子%s' %i
        q.put(res)
        print('\033[44m%s 生产了 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))
    q.put(None) #发送结束信号
if __name__ == '__main__':
    q=Queue()
    #生产者们:即厨师们
    p1=Process(target=producer,args=(q,))

    #消费者们:即吃货们
    c1=Process(target=consumer,args=(q,))

    #开始
    p1.start()
    c1.start()
    print('主')

解决思路1

注意:结束信号None,不一定要由生产者发,主进程里同样可以发,但主进程需要等生产者结束后才应该发送该信号

图片 30图片 31

from multiprocessing import Process,Queue
import time,random,os
def consumer(q):
    while True:
        res=q.get()
        if res is None:break #收到结束信号则结束
        time.sleep(random.randint(1,3))
        print('\033[45m%s 吃 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))

def producer(q):
    for i in range(2):
        time.sleep(random.randint(1,3))
        res='包子%s' %i
        q.put(res)
        print('\033[44m%s 生产了 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))

if __name__ == '__main__':
    q=Queue()
    #生产者们:即厨师们
    p1=Process(target=producer,args=(q,))

    #消费者们:即吃货们
    c1=Process(target=consumer,args=(q,))

    #开始
    p1.start()
    c1.start()

    p1.join()
    q.put(None) #发送结束信号
    print('主')

解决思路2

但上述解决方式,在有多个生产者和多个消费者时,我们则需要用一个很low的方式去解决

图片 32图片 33

from multiprocessing import Process,Queue
import time,random,os
def consumer(q):
    while True:
        res=q.get()
        if res is None:break #收到结束信号则结束
        time.sleep(random.randint(1,3))
        print('\033[45m%s 吃 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))

def producer(name,q):
    for i in range(2):
        time.sleep(random.randint(1,3))
        res='%s%s' %(name,i)
        q.put(res)
        print('\033[44m%s 生产了 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))


if __name__ == '__main__':
    q=Queue()
    #生产者们:即厨师们
    p1=Process(target=producer,args=('包子',q))
    p2=Process(target=producer,args=('骨头',q))
    p3=Process(target=producer,args=('泔水',q))

    #消费者们:即吃货们
    c1=Process(target=consumer,args=(q,))
    c2=Process(target=consumer,args=(q,))

    #开始
    p1.start()
    p2.start()
    p3.start()
    c1.start()

    p1.join() #必须保证生产者全部生产完毕,才应该发送结束信号
    p2.join()
    p3.join()
    q.put(None) #有几个消费者就应该发送几次结束信号None
    q.put(None) #发送结束信号
    print('主')

解决思路3

其实我们的思路无非是发送结束信号而已,有另外一种队列提供了这种机制

图片 34图片 35

   #JoinableQueue([maxsize]):这就像是一个Queue对象,但队列允许项目的使用者通知生成者项目已经被成功处理。通知进程是使用共享的信号和条件变量来实现的。

   #参数介绍:
    maxsize是队列中允许最大项数,省略则无大小限制。    
  #方法介绍:
    JoinableQueue的实例p除了与Queue对象相同的方法之外还具有:
    q.task_done():使用者使用此方法发出信号,表示q.get()的返回项目已经被处理。如果调用此方法的次数大于从队列中删除项目的数量,将引发ValueError异常
    q.join():生产者调用此方法进行阻塞,直到队列中所有的项目均被处理。阻塞将持续到队列中的每个项目均调用q.task_done()方法为止

JoinableQueue模块

图片 36图片 37

from multiprocessing import Process,JoinableQueue
import time,random,os
def consumer(q):
    while True:
        res=q.get()
        time.sleep(random.randint(1,3))
        print('\033[45m%s 吃 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))

        q.task_done() #向q.join()发送一次信号,证明一个数据已经被取走了

def producer(name,q):
    for i in range(10):
        time.sleep(random.randint(1,3))
        res='%s%s' %(name,i)
        q.put(res)
        print('\033[44m%s 生产了 %s\033[0m' %(os.getpid(),res))
    q.join()


if __name__ == '__main__':
    q=JoinableQueue()
    #生产者们:即厨师们
    p1=Process(target=producer,args=('包子',q))
    p2=Process(target=producer,args=('骨头',q))
    p3=Process(target=producer,args=('泔水',q))

    #消费者们:即吃货们
    c1=Process(target=consumer,args=(q,))
    c2=Process(target=consumer,args=(q,))
    c1.daemon=True
    c2.daemon=True

    #开始
    p_l=[p1,p2,p3,c1,c2]
    for p in p_l:
        p.start()

    p1.join()
    p2.join()
    p3.join()
    print('主') 

    #主进程等--->p1,p2,p3等---->c1,c2
    #p1,p2,p3结束了,证明c1,c2肯定全都收完了p1,p2,p3发到队列的数据
    #因而c1,c2也没有存在的价值了,应该随着主进程的结束而结束,所以设置成守护进程

终极版本

采用的数据结构是队列,创建的进程形成一个双向队列(采用双向队列容易寻找前驱结点的地址),遍历队列,从中找出优先级

  1 #include <iostream>
  2 #include <list>
  3 #include <numeric>
  4 #include <algorithm>
  5 #include<stdlib.h>
  6 using namespace std;
  7 
  8 
  9 struct PCB                    //PCB结构体
 10 {
 11     char name[10];            //外部标记
 12     int PID;                //内部标记
 13     int    begin;                //起始地址
 14     int length;                //长度
 15     struct PCB* next;
 16 };
 17 
 18 
 19 struct Memory
 20 {
 21     int start;    //起始地址
 22     int len;    //长度
 23     bool operator < (const struct Memory  p) const
 24     {
 25         return len < p.len;
 26     }
 27 
 28 };
 29 typedef list <Memory> Memy;//用模板定义Memory的列表
 30 
 31 int SIZE;            //用来存储内存的大小
 32 Memy   LM;            //用来存储内存分配的链表
 33 Memy::iterator K;
 34 Memory L;            //第一块完整的内存
 35 static int number = 0;
 36 //number用来标记进程的数量。
 37 
 38 //创建三个链表,分别代表,就绪,执行,阻塞
 39 struct PCB* Ready = new struct PCB;
 40 struct PCB* Blocked = new struct PCB;
 41 struct PCB* Running = new struct PCB;
 42 
 43 
 44 bool px(struct Memory m, struct Memory n)
 45 {
 46     return m.start < n.start;
 47 }
 48 
 49 
 50 void CreateProcess(struct PCB* &Ready, Memy &LM)//创建进程
 51 {
 52     LM.sort();
 53     struct PCB* P = new struct PCB;
 54     struct PCB* X = new struct PCB;//利用X来做到插入队尾
 55 
 56     X = Ready;
 57 
 58     //cout << "请输入此进程的名称:" << endl;
 59     cin >> P->name;
 60 
 61     
 62     //cout << "请输入此进程大小:" << endl;
 63     cin >> P->length;
 64 
 65     for (K = LM.begin(); K != LM.end(); K  )//分配内存,
 66     {
 67         Memy::iterator x;
 68         if (K->len <= 0)
 69         {
 70             cout << "已经没有足够的内存空间!" << endl;
 71             return;
 72         }
 73         if (K->len < P->length)
 74         {
 75             x = K;
 76             K  ;
 77             if (K == LM.end())
 78             {
 79                 cout << "已经没有足够的内存空间!" << endl;
 80                 return;
 81             }
 82             else
 83             {
 84                 K = x;
 85                 continue;
 86             }            
 87         }
 88         else if (K->len >= P->length)
 89         {
 90             if (K->len - P->length <= 2)
 91             {
 92                 P->begin = K->start;
 93                 P->length = K->len;
 94                 LM.erase(K);
 95                 number  ;
 96                 break;
 97             }
 98             else
 99             {
100                 P->begin = K->start;
101                 K->start  = P->length;//修改起始地址
102                 K->len -= P->length;
103                 number  ;
104                 break;
105             }
106         }
107         else
108         {
109             continue;
110         }
111     }
112 
113     P->PID = number;            //利用number来进行唯一系统内部进程标示
114     while (X->next != NULL)        //新建节点连接到链表尾部
115     {
116         X = X->next;
117     }
118     X->next = P;
119     P->next = NULL;
120 }
121 
122 
123 void sort1(Memy &LM)                //按照长度进行排序
124 {
125     LM.sort();
126 }
127 
128 
129 void EndProcess(struct PCB* &Running, Memy &LM)                //结束进程
130 {
131     if (Running->next == NULL)
132     {
133         cout << "没有进程处于执行态!" << endl;
134         system("pause");
135         return;
136     }
137     LM.sort(px);
138     Memory O;
139     O.start = Running->next->begin;
140     O.len = Running->next->length;
141     if (LM.size() == 0)                            //系统剩余空间为0,直接插入。
142     {
143         Memory M;
144         M.len = O.len;
145         M.start = O.start;
146         LM.push_back(M);
147     }
148     else
149     {
150         for (K = LM.begin(); K != LM.end(); K  )
151         {
152             if (K->start>(O.start   O.len))                        //上下都被占用            直接插入前面
153             {
154                 Memory m;
155                 m.len = O.len;
156                 m.start = O.start;
157                 LM.push_front(m);
158                 break;
159             }
160             else if ((O.start   O.len) == K->start)                //上占下空   改下区基址,改长度
161             {
162                 K->start = O.start;
163                 K->len  = O.len;
164                 break;
165             }
166             else if ((K->start   K->len) == O.start)                //上空==============================================
167             {
168                 int l = K->len;
169                 Memy::iterator X;
170                 X = K;
171                   K;
172                 if (K != LM.end())
173                 {
174                     if (K->start == (O.start   O.len))            //上空下空
175                     {
176                         X->len = K->len   l   O.len;                //长度三合一//删除  K
177                         LM.erase(K);
178                         break;
179                     }
180                     else                                             //上空 下占 改上区长度
181                     {
182                         X->len  = O.len;
183                         break;
184                     }
185                 }
186                 else                                                //上空 下占 改上区长度
187                 {
188                     X->len  = O.len;
189                     break;
190                 }
191             }
192             else if ((K->start   K->len)<O.start)                            //提前进入下一次循环                    
193             {
194                 continue;
195             }
196         }
197     }
198 
199 
200     while (Running->next != NULL)
201     {
202         struct PCB* P = Running->next;
203         P->next = NULL;
204         delete P;
205         Running->next = NULL;
206         number--;
207     }
208 }
209 
210 
211 void show(struct PCB* Ready, struct PCB* Running, struct PCB* Blocked)//显示三种状态的进程情况
212 {
213     cout << "就绪态:";
214     while (Ready->next != NULL)
215     {
216         cout << " name: " << Ready->next->name << "  begin: " << Ready->next->begin << "  length: " << Ready->next->length;
217         Ready = Ready->next;
218     }
219     cout << endl;
220     cout << "执行态:";
221     if (Running->next != NULL)
222     {
223         cout << "name: " << Running->next->name << " begin: " << Running->next->begin << " len: " << Running->next->length;
224     }
225     cout << endl;
226     cout << "阻塞态:";
227     while (Blocked->next != NULL)
228     {
229         cout << "name: " << Blocked->next->name << " begin: " << Blocked->next->begin << " len: " << Blocked->next->length;
230         Blocked = Blocked->next;
231     }
232     cout << endl;
233     int sum = 0;
234     for (K = LM.begin(); K != LM.end(); K  )
235     {
236         cout << "内存起始地址: " << K->start << "内存长度:" << K->len << endl;
237         sum  = K->len;
238     }
239     cout << "进程所占空间: " << (SIZE - sum) << endl;
240     cout << "系统空闲空间: " << sum << endl;
241     sum = 0;
242 }
243 
244 
245 void Run(struct PCB* &Ready, struct PCB* &Running)       //执行函数,查询就绪态中的PCB
246 {
247     while ((Ready->next != NULL) && (Running->next == NULL))
248     {
249         struct PCB* Z = Ready->next;
250         Running->next = Z;
251         Ready->next = Ready->next->next;
252         Z->next = NULL;
253     }
254 }
255 
256 
257 void Block(struct PCB* &Running, struct PCB* &Blocked)     //执行到阻塞的转换
258 {
259     struct PCB* Head = Blocked;
260     while (Running->next != NULL)
261     {
262         while (Head->next != NULL)
263         {
264             Head = Head->next;
265         }
266         Head->next = Running->next;
267         Running->next = NULL;
268     }
269 }
270 
271 
272 void TimeUp(struct PCB* &Running, struct PCB* &Ready)                    //时间片到
273 {
274     struct PCB* Head = Ready;
275     struct PCB* P = Running->next;
276     P->next = NULL;
277     while (Running->next != NULL)
278     {
279         while (Head->next != NULL)
280         {
281             Head = Head->next;
282         }
283         Head->next = P;
284         Running->next = NULL;
285     }
286 }
287 
288 
289 void Wake(struct PCB* &Blocked, struct PCB* &Ready)//唤醒进程
290 {
291     if (Blocked->next == NULL)
292     {
293         cout << "没有进程处于阻塞态!" << endl;
294         system("pause");
295         return;
296     }
297     struct PCB* P = Ready;
298     while (P->next != NULL)
299     {
300         P = P->next;
301     }
302     if (Blocked->next != NULL)
303     {
304         P->next = Blocked->next;
305         Blocked->next = Blocked->next->next;
306         P->next->next = NULL;
307     }
308     else
309     {
310         cout << "没有处于阻塞状态的进程!" << endl;
311     }
312 
313 }
314 
315 
316 void interface()
317 {
318     cout << "========帮助========" << endl;
319     cout << "C----------创建进程" << endl;
320     cout << "T----------时间片到" << endl;
321     cout << "S----------进程阻塞" << endl;
322     cout << "W----------唤醒进程" << endl;
323     cout << "E----------结束进程" << endl;
324     cout << "H----------查看帮助" << endl;
325 
326 }
327 
328 
329 void start()
330 {
331     cout << "请输入内存的起始地址:" << endl;
332     cin >> L.start;
333     cout << "请输入内存的大小:" << endl;
334     cin >> L.len;
335     SIZE = L.len;
336     LM.push_front(L);
337 }
338 
339 
340 void process()                    // 中间过程
341 {
342     interface(); 
343     system("pause");
344     char choice;
345     do
346     {
347         system("cls");        
348         cin >> choice;
349         switch (choice)
350         {
351         case 'C':LM.sort(px); CreateProcess(Ready, LM); Run(Ready, Running); show(Ready, Running, Blocked); system("pause"); break;
352         case 'T':TimeUp(Running, Ready);  Run(Ready, Running); show(Ready, Running, Blocked); system("pause");  break;
353         case 'S':Block(Running, Blocked);  Run(Ready, Running); show(Ready, Running, Blocked); system("pause"); break;
354         case 'W':Wake(Blocked, Ready); Run(Ready, Running); show(Ready, Running, Blocked); system("pause"); break;
355         case 'E':EndProcess(Running, LM); Run(Ready, Running); show(Ready, Running, Blocked); sort1(LM); system("pause"); break;
356         case 'H':interface();break;
357         default:cout << "输入错误,请重新输入!" << endl;  system("pause"); break;
358         }
359 
360     } while (number != 0);
361 }
362 
363 
364 void main()
365 {
366     Ready->next = NULL;
367     Blocked->next = NULL;
368     Running->next = NULL;
369     start();
370     process();
371     cout << "所有进程已结束" << endl;
372     system("pause");
373 
374 }

进程没有到达,但是其优先级最高,还是会被调用!

利用键盘模拟进程的三种操作状态,并且使用C 中的list模板模拟内存的分配和回收。

/*    最高优先级算法 */#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<time.h>#define N 5#define Time_film 2    //时间片int count = 0;    //统计进程完成个数 int system_time=100; int flag=0;int ff=0;void print(struct PCB *head);struct PCB{    int process_name;    //进程名    int priority_number;    //优先数,随机产生     int arrive_time;    //进程的到达时间,随机产生     int need_time;    //需要运行的时间,随机产生     int used_time;    //已用CPU的时间,初始值为0     int process_state;    //进程状态,1表示运行,0表示完成,-1表示就绪,初始值为-1     struct PCB *cre;    //前驱指针域    struct PCB *next;    //后驱指针域};void Process_scheduling(struct PCB *head){    /*    扫描队列,将最先到达的进程调入运行,若多个进程    同时到达,选取优先级最高的进程    调入,运行状态    的进程用完一个时间片后判断是否进程是否执行完毕    或有新进程到达,加入新进程后再次选取优先级最高    的调入运行,直至进程全部调用完毕。     */         //****************************    struct PCB *Move=head->next;    struct PCB *Max_Pri=head;    struct PCB *Tail;    //尾指针     //****************************        /*    while(Move!=NULL){        if(Max_Pri->arrive_time > Move->arrive_time){    //寻找最早到达的进程             Max_Pri = Move;        }        Move = Move->next;    }    Move=hear->next;    while(Move!=NULL){    //在几个同时最早时间到达的进程中选择优先级最高的         if(Max_Pri->arrive_time == Move->arrive_time){            if(Max_Pri->priority_number>Move->priority_number){                Max_Pri=Move;            }        }        Move=Move->next;     }    */    flag=0;    ff=0;    while(  flag){        Move=head->next;        Max_Pri=head;        while(Move!=NULL){            if(Move->arrive_time <= system_time){    //小于等于系统时间的进程说明已经到达,小于系统时间的进程都要相互比较优先级                if(Move->priority_number>Max_Pri->priority_number){                    Max_Pri=Move;                }                }            Move=Move->next;        }        if(Max_Pri->cre==NULL){    //说明没有选出合适进程,需要增加系统时间            ff=1;            system_time  ;         }        else{            break;        }    }    if(ff==1){        printf("暂无进程可执行,等待 %d 后,系统时间为: %d nn",flag-1,system_time);    }    //****************************    Move = Max_Pri->cre;        //将上面选择的进程调入CPU运行    Move->next = Max_Pri->next;    if(Move->next != NULL){        Move = Max_Pri->next;        Move->cre = Max_Pri->cre;    }    //****************************    printf("        进程 %d 被调度: n",Max_Pri->process_name);    Max_Pri->used_time  = Time_film;    //增加CPU占用时间    if(Max_Pri->used_time >= Max_Pri->need_time){        if(Max_Pri->used_time==Max_Pri->need_time){            system_time =Time_film;        }        if(Max_Pri->used_time > Max_Pri->need_time){            system_time =(Max_Pri->used_time-Max_Pri->need_time);        }        Max_Pri->used_time = Max_Pri->need_time;        Max_Pri->process_state = 0;        //进程状态改变        count  ;    }    else{        system_time =Time_film;        Max_Pri->process_state = 1;    }    Max_Pri->priority_number-=1;    //优先数减1    printf(" %d     %d     %d        %d         %d       %dnn",Max_Pri->process_name,Max_Pri->priority_number,Max_Pri->arrive_time,Max_Pri->need_time,Max_Pri->used_time,Max_Pri->process_state);    if(count == N){    //所有进程执行完毕         printf("        所有进程执行完毕!");        return;    }    if(Max_Pri->process_state==1){        printf("进程 %d 未完成,进入就绪队列,系统时间为: %d nn",Max_Pri->process_name,system_time);    }    else{        printf("进程 %d 已完成,系统时间为: %d nn",Max_Pri->process_name,system_time);    }    printf("        就绪队列:n");    //****************************    if(Max_Pri->process_state !=0){        Move = head;        while( Move->next!=NULL ){    //当被调出进程未完成时将其插入就绪队列尾部            Move = Move->next;         }        Tail = Move;        Max_Pri->cre = Tail;        Max_Pri->next = NULL;        Tail->next = Max_Pri;        Max_Pri->process_state = -1;    }    print;    //****************************    Process_scheduling;}void print(struct PCB *head){    //输出队列函数     if(head->next == NULL){        printf("就绪队列已空n");        return;    }    printf("name priority arr_time need_time use_CPU pro_staten");    struct PCB *fry = head->next;    while(fry != NULL){        printf(" %d     ",fry->process_name);        printf("%d     ",fry->priority_number);        printf("%d        ",fry->arrive_time);        printf("%d         ",fry->need_time);        printf("%d      ",fry->used_time);        printf("%d          ",fry->process_state);        printf("n");        fry = fry->next;    }    printf("n"); }int main(){    struct PCB *head;    //头指针    struct PCB Pro[N 1];    //创建 N 1 个进程-----就绪状态队列    srand(time(0));        //****************************    //设置就绪状态进程参数    head = &Pro[0];    int i=0;    for(i=0;i<=N;i  ){        if(i==0){            Pro[i].process_name = 0;            Pro[i].cre = NULL;            Pro[i].next = &Pro[i 1];            Pro[i].priority_number = -100;            continue;        }        Pro[i].process_name = i;        Pro[i].priority_number = rand();        while(Pro[i].priority_number == 0){            Pro[i].priority_number = rand();        }        Pro[i].arrive_time = rand();        Pro[i].need_time = rand()%7;        while(Pro[i].need_time == 0){            Pro[i].need_time = rand()%7;        }        Pro[i].used_time = 0;        Pro[i].process_state = -1;    }    for(i=1;i<=N;i  ){    //形成双向队列        if( i == N ){            Pro[i].cre = &Pro[i-1];            Pro[i].next = NULL;            break;        }        Pro[i].cre = &Pro[i-1];        Pro[i].next = &Pro[i 1];    }    //****************************    for(i=1;i<=N;i  ){    //将最先到达进程的时间设置为系统开始时间         if(Pro[i].arrive_time<system_time){             system_time=Pro[i].arrive_time;        }    }    printf("系统时间为: %d n",system_time);    //****************************            printf("        就绪状态进程: n");    print;    //输出就绪状态进程         Process_scheduling;    //调用进程调度函数        return 0;}

 

上面忽视了进程的到达时间这个因素,会产生致命错误:

 能够模拟进程的创建与撤销过程

程状态等。进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定(也可以由随机数产生)。进程的到达时间为进程输入的时间。

重复以上过程,直到所有进程都完成为止。

以下是最高优先级优先算法思想:

设计程序模拟单处理机系统中的进程调度算法,在短作业优先调度算法、时间片轮转调度、最高优先级优先算法三种算法中选择两种实现。

每个PCB进程包括:进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态;采用结构体类型来存储一个PCB。

进程管理是操作系统中的重要功能,用来创建进程、撤消进程、实现进程状态转换,它提供了在可运行的进程之间复用CPU的方法。

10:58:00

就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片,用已占用CPU时间加1来表示。

设计目的:

每个进程由一个进程控制块表示。进程控制块可以包含如下信息:进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进

在进程管理中,进程调度是核心,因为在采用多道程序设计的系统中,往往有若干个进程同时处于就绪状态,当就绪进程个数大于处

如果运行一个时间片后,进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间,则撤销该进程,如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间

每个进程的到达时间进行比较,大于 system_time 则未到达,反之,到达;再从已到达的进程中选择优先级最高的调入CPU运

图片 38

行......值得一提的是,若遇到进程到来比较晚( system_time<进程的到达时间)前面的进程都已经执行完成

2018-05-12

每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列以及各个进程的PCB,以便进行检查。

                    设计一:进程调度

设计内容:

最高的PCB取出,将其优先数降低,增加其已用CPU时间,改变其进程状态;然后判断其已用CPU时间是否

2018-05-18

工作的理解,掌握不同调度算法的优缺点。

/*    最高优先级算法 */#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<time.h>#define N 3#define Time_film 2    //时间片int count = 0;    //统计进程完成个数 void print(struct PCB *head);struct PCB{    int process_name;    //进程名     int priority_number;    //优先数,随机产生     int arrive_time;    //到达时间,为进程的创建时间     int need_time;    //需要运行的时间,随机产生     int used_time;    //已用CPU的时间,初始值为0     int process_state;    //进程状态,1表示运行,0表示完成,-1表示就绪,初始值为-1     struct PCB *cre;    //前驱指针域    struct PCB *next;    //后驱指针域};void Process_scheduling(struct PCB *head){    /*    扫描队列,寻找最高优先数的PCB,调入CPU运行;    如果 use_CPU == need_time 撤销此PCB;    否则用完一个时间片后放回队列尾部,继续扫描;    */    //****************************    struct PCB *Move=head->next;    struct PCB *Max_Pri=head->next;    struct PCB *Tail;    //尾指针     //****************************    while(Move!=NULL){        if(Max_Pri->priority_number < Move->priority_number){            Max_Pri = Move;        }                        //寻找最高优先级进程         Move = Move->next;    }    //****************************    Move = Max_Pri->cre;        //将最高优先级进程调出    Move->next = Max_Pri->next;    if(Move->next != NULL){        Move = Max_Pri->next;        Move->cre = Max_Pri->cre;        }    //****************************    printf("        进程 %d 被调度: n",Max_Pri->process_name);    Max_Pri->used_time  = Time_film;    //增加CPU占用时间    if(Max_Pri->used_time >= Max_Pri->need_time){        Max_Pri->used_time = Max_Pri->need_time;    //进程状态改变        Max_Pri->process_state = 0;        count  ;    }    else{        Max_Pri->process_state = 1;    }    Max_Pri->priority_number-=1;    //优先数减1    printf(" %d     %d     %d        %d         %d      %d nn",Max_Pri->process_name,Max_Pri->priority_number,Max_Pri->arrive_time,Max_Pri->need_time,Max_Pri->used_time,Max_Pri->process_state);    if(count == N){    //所有进程执行完毕         printf("        所有进程执行完毕!");        return;    }    printf("        就绪队列:n");    print;    //输出就绪队列    printf("n");    //****************************    if(Max_Pri->process_state !=0){        Move = head;        while( Move->next!=NULL ){    //当被调出进程未完成时将其插入就绪队列尾部             Move = Move->next;         }        Tail = Move;        Max_Pri->cre = Tail;        Max_Pri->next = NULL;        Tail->next = Max_Pri;        Max_Pri->process_state = -1;    }    //****************************    Process_scheduling;}void print(struct PCB *head){    //输出队列函数     if(head->next == NULL){        printf("就绪队列已空n");        return;    }    printf("name priority arr_time need_time use_CPU pro_staten");    struct PCB *fry = head->next;    while(fry != NULL){        printf(" %d     ",fry->process_name);        printf("%d     ",fry->priority_number);        printf("%d        ",fry->arrive_time);        printf("%d         ",fry->need_time);        printf("%d      ",fry->used_time);        printf("%d ",fry->process_state);        printf("n");        fry = fry->next;        }    printf("n"); }int main(){    struct PCB *head;    //头指针    struct PCB Pro[N 1];    //创建 N 1 个进程    head = &Pro[0];    srand(time(0));        //****************************    //设置进程参数    Pro[0].process_name = 0;    Pro[0].cre = NULL;    Pro[0].next = &Pro[1];    Pro[0].priority_number = 0;    int i=0;    for(i=1;i<=N;i  ){        Pro[i].process_name = i;        Pro[i].priority_number = rand();        while(Pro[i].priority_number == 0){            Pro[i].priority_number = rand();        }        Pro[i].arrive_time = i;        Pro[i].need_time = rand()%7;        while(Pro[i].need_time == 0){            Pro[i].need_time = rand()%7;        }        Pro[i].used_time = 0;        Pro[i].process_state = -1;    }    for(i=1;i<=N;i  ){    //形成双向队列        if( i == N ){            Pro[i].cre = &Pro[i-1];            Pro[i].next = NULL;            break;        }        Pro[i].cre = &Pro[i-1];        Pro[i].next = &Pro[i 1];    }    //****************************        printf("        进程初始状态: n");    print;    //输出初始队列状态        Process_scheduling;    //调用进程调度函数        return 0;}

题目阐述如下:

大于等于需要运行时间,大于将其进程状态置为完成状态,否则将此PCB插入队列尾部,再次在队列中寻找优先级最高的PCB......

采用的是短作业优先调度算法、时间片轮转调度、最高优先级优先算法三种算法中的最高优先级算法。

剩下需要的执行时间小于一个时间片后 system_time 不会增加一个时间片),进程每次执行完一个时间片后,将 system_time

从**所有到达的进程中选择优先级最高的调入CPU运行;可以设置一个动态的系统时间 system_time(初始值为最**先到达进程的到

每个进程的状态可以是就绪W、运行R或完成F3中状态之一。

则通过 system_time 将找不到合适的进程调入,此时必须通过 “手动”添加系统时间来达到下一个进程的到达时间,然后将其执行。

16:31:29

进程的运行时间以时间片为单位进行计算。

最近几周操作系统实习,要求完成几道题目,下面是自己敲出来的模拟在单处理器情况下的进程调度算法(说算法可能过于高大尚),

理器数目时,就必须依照某种策略决定哪些进程优先占用处理器。本设计模拟在单处理器情况下的进程调度,目的是加深对进程调度

还未达到所需要的运行时间,也即进程还需要继续运行,此时应将进程的优先数减1,然后把它插入就绪队列等待CPU。

原创

编辑:操作系统 本文来源:l可对进程的状态进行全面的控制,主进程代码运

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