進程的創(chuàng)建

進程本身是一個動態(tài)的實體，所以它本身在運行期間也通過創(chuàng)建進程系統(tǒng)調(diào)用，并且可以創(chuàng)建多個新進程，對于這句話我同樣使用圖解的方式來做個簡單說明：

當一個進程創(chuàng)建一個新進程時，會存在兩種可能的方式執(zhí)行：

 

1.         父進程（繼續(xù)執(zhí)行）和子進程并行的執(zhí)行；

2.         父進程等待部分或者全部子進程終止執(zhí)行；

而新進程的地址空間也存在兩種可能：

1.         子進程是父進程的一個COPY了；

2.         載入一個程序來運行；

到這里就有點感覺Erlang的進程思想端倪了（開始我咋看感覺有點象，但是越深入后就覺得確實就是到這個思想才形成了Erlang程序語言的意義本質(zhì)，個人揣度啊，哈哈）既然有那么點思想的感覺，那我們就開始進入探討階段了。也正是下面即將要講到的問題才印證一句話：技術(shù)的本質(zhì)還存留在簡單事物之上（個人總結(jié)，哈哈）。

進程間通信

進程間通信有兩種本質(zhì)的方式：

1.         共享緩沖區(qū)提供通信；

2.         消息傳遞；

大家有沒有認真看到上面的四個字“消息傳遞”，對沒錯就是消息傳遞！那這里我就感覺是否就是這里和Erlang的語言所談到的消息傳遞呢？盡管一個處于操作系統(tǒng)級別，而另一處于語言級別，但是初看給我的感覺是原理是否一致呢？呵呵，那就讓我們來看看OS級別的進程間通信本質(zhì)起了。

消息傳遞系統(tǒng)

消息系統(tǒng)的功能是允許進程與其他進程之間通訊不必借助共享數(shù)據(jù)，他們各自獨立。而這里要說到一個概念，什么是IPC?

如果我們先不看它定義，而了解具體做法，看是一個什么效果。

 

到這里為止是不是感覺又和我們說的Erlang非常類似呢？真的沒錯。。。那就繼續(xù)往下看看它到底如何而做了。有以下幾種方法實現(xiàn)和Send/Receive操作的方法：

u       直接或者間接通信

u       對稱或不對稱通信

u       自動或手動緩沖

u       發(fā)送copy或者引用

u       定長消息或者變長消息

為了更好的說明上面各自的特征是如何引入和體現(xiàn)的，使用兩個典型的進程p,q作為兩個進程之間的通訊來加以演示。

直接通信：

       這里就是兩個非常赤裸的而且是非常利索的通信了：

u       send(P,message) P發(fā)送一個消息給進程Q；

 

u       receive(Q,message) 從進程Q中接收一個消息

特點：

1.         每對需要通信的進程之間自動建立一條鏈路，進程只需要知道彼此的進程標識符（Pid）；

2.         一個連接就只連接到這兩個進程；

因此這種機制在尋址上是對稱的；發(fā)送者與接收者進程都必須要指明通信一方。不過這里要談到它的一種特例：發(fā)送者需要知道接收者，但是接收者不需要知道發(fā)送者，其原語定義為：

Send（P,Message） 發(fā)送一個消息給P；

Receive（id,Message）從任意進程中接受一個消息；

由于通信是一種交互行為，所以一般情況來說我們有發(fā)送自然希望存在一個回復(fù)的交互動作，而像這種特例就無法知道它的這種情形，因此這種情況也是我們不希望所見的。

間接通信

       間接通信中消息發(fā)送和接收則是通過郵箱（實際中更多的是端口方式，這里為了更好理解我們比作郵箱方式）進行的。若把郵箱看成一個對象，進程就可以把消息郵寄（放置）在其中，顯而易見既然能夠放入自然也就可以從郵箱中取出了。而每一個郵箱都有一個唯一的地址（標識符），進程可以通過不同的郵箱和其它進程通信了。兩個進程只有共享一個郵箱才可以進程通信。因此基本構(gòu)建和原語定義圖示如下：

Send（A,M）：發(fā)送消息（Message）給郵箱A；

Receive（A,M）：從郵箱A接收到消息（M）；

特點：

 

1.         只有在兩個進程間有一個共享郵件箱下才能兩者建立一個連接；

2.         一條鏈路可以連接兩個或者更多的進程；

3.         每對通信進程之間可以同時存在多個不同的鏈路，而且每條鏈路對應(yīng)一個郵箱；

那我們來看看直接通信和間接通信最大的區(qū)別是什么？沒錯，其實間接通信存在中間一個共享的郵箱，而正是這種方式才在以后的應(yīng)用中得到廣泛利用。這里就聯(lián)想到Erlang語法的：Pid!M是否感覺很相似（注：M消息通知標示符為Pid的進程操作事件，而且具體在接受中也存在得到一個receive來獲取消化了），在我看來它就是典型使用到了這個原理機制。這里來看一道例題：假如有兩個進程P1,P2和P3都存在共享郵箱A，而且P2與P3正是從A中接收。那么誰 接收到P1發(fā)送來的消息呢？圖示：

這里我們就需要具體討論問題的實質(zhì)了：

 

對照上面說講到的間接通信特點，我們知道一條鏈路最多連接兩個進程，同時最多允許任意選擇進程來接收消息（現(xiàn)在這個例子中只存在P2,P3），所以他們兩者只允許單獨接收消息而不是同時接收消息。至于消息會發(fā)送給誰，這就需要系統(tǒng)本身來確定接收者了。因此，一個郵箱可能為一個進程或者操作系統(tǒng)所有，不難看出這個例子存在以下情況：

一旦擁有郵箱A的進程終止時，郵箱也就同時要消失，隨后向該郵箱發(fā)送消息的進程就會被告知郵箱不存在。這里需要強調(diào)的是作為操作系統(tǒng)本身來說擁有一個郵箱是獨立的不依賴于任何進程。所以操作系統(tǒng)有必要提供一種機制允許一個進程來專門做這個工作了，那是什么工作呢？具體有以下特征：

u       創(chuàng)建一個新郵箱；

u       通過這個郵箱發(fā)送和接收信息；

u       刪除一個郵箱；

接下來就開始單獨討論所謂的這個“郵箱”的單獨機制能夠引發(fā)的一些線索了。

進程同步

       通過消息傳送來進程通信，這個是它本質(zhì)所在。但是消息傳送可能有阻塞或者無阻塞——同步和異步。所以這里就存在對于發(fā)送者和接收者的阻塞或無阻塞現(xiàn)象的討論了，對于他們有一下特點：

1.         發(fā)送進程阻塞：發(fā)送進程被阻塞，直到接收進程接收消息；

2.         發(fā)送進程無阻塞：發(fā)送進程發(fā)送消息并且立刻恢復(fù)執(zhí)行；

3.         接收進程阻塞：接收進程被阻塞，知道一個消息為有效；

4.         接收進程無阻塞：接收進程獲取一個有效或空消息；

以上的方式還可以組合形成。

既然有阻塞和無阻塞現(xiàn)象，那立刻可以聯(lián)想到我們的郵箱擴展成一種管道方式呢？沒錯這里就需要講解下面的定義形成。

緩沖

       這里只想對于三個定義了解：

u       零長度：無緩沖消息系統(tǒng)；

u       限定長度：

自動緩沖

u       無限長度：

這里單獨把限定長度和無限長度提取出來定義：

限定長度：消息隊列中存在N個消息，發(fā)送者在發(fā)送未滿的隊列中無阻塞。一旦隊列滿則阻塞直到出現(xiàn)空閑空間。

無線長度：消息隊列有無限個消息，也不會阻塞發(fā)送者。

       下面我們就要通過這些概念擴展到程序開發(fā)中經(jīng)常會遇到的實例。

（待續(xù)。。。。。。）

posted on 2008-12-14 12:42 葉澍成 閱讀(1219) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: 計算機系統(tǒng)