接上回的接著說

#一 操作系統的作用：
    1：隱藏醜陋復雜的硬件接口，提供良好的抽象接口
    2：管理、調度進程，並且將多個進程對硬件的競爭變得有序

#二 多道技術：
    1.產生背景：針對單核，實現並發
    ps：
    現在的主機一般是多核，那麽每個核都會利用多道技術
    有4個cpu，運行於cpu1的某個程序遇到io阻塞，會等到io結束再重新調度，會被調度到4個
    cpu中的任意一個，具體由操作系統調度算法決定。
    
    2.空間上的復用：如內存中同時有多道程序
    3.時間上的復用：復用一個cpu的時間片
       強調：遇到io切，占用cpu時間過長也切，核心在於切之前將進程的狀態保存下來，這樣
            才能保證下次切換回來時，能基於上次切走的位置繼續運行

進程（Process）是計算機中的程序關於某數據集合上的一次運行活動，是系統進行資源分配和調度的基本單位，是操作系統結構的基礎。在早期面向進程設計的計算機結構中，進程是程序的基本執行實體；在當代面向線程設計的計算機結構中，進程是線程的容器。程序是指令、數據及其組織形式的描述，進程是程序的實體。

第一，進程是一個實體。每一個進程都有它自己的地址空間，一般情況下，包括文本區域（text region）、數據區域（data region）和堆棧（stack region）。文本區域存儲處理器執行的代碼；數據區域存儲變量和進程執行期間使用的動態分配的內存；堆棧區域存儲著活動過程調用的指令和本地變量。
第二，進程是一個“執行中的程序”。程序是一個沒有生命的實體，只有處理器賦予程序生命時（操作系統執行之），它才能成為一個活動的實體，我們稱其為進程。[3] 
進程是操作系統中最基本、重要的概念。是多道程序系統出現後，為了刻畫系統內部出現的動態情況，描述系統內部各道程序的活動規律引進的一個概念,所有多道程序設計操作系統都建立在進程的基礎上。
每一個我都有自己的編號，在人們稱為的文本區域放著；還有在我執行任務的時候分配的屋子（內存）。

我們進程的每次在程序啟動的時候活動，等到人們不想運行了，那時候就是我們消亡的時候，例如在windows系統上，大多數時候想關閉一個進程就點右上角那個x。

我們進程之間可以一起執行任務，也可以都具有某些相同的相同的功能。
　　例如，看到那個qq程序圖標了嗎，運行兩次就可以運行兩個qq進程

關於如何讓我們更好的利用cpu資源人們也是提出來很多算法，比較著名的有：
先來先服務，短作業優先，時間片輪轉，多級反饋等等
前三個從字面意思理解就可以，最後一個多級反饋需要解釋一下

多級反饋
 
是按照優先級來執行的

(1) 應設置多個就緒隊列，並為各個隊列賦予不同的優先級。第一個隊列的優先級最高，第二個隊列次之，其余各隊列的優先權逐個降低。該算法賦予各個隊列中進程執行時間片的大小也各不相同，在優先權愈高的隊列中，為每個進程所規定的執行時間片就愈小。例如，第二個隊列的時間片要比第一個隊列的時間片長一倍，……，第i+1個隊列的時間片要比第i個隊列的時間片長一倍。
(2) 當一個新進程進入內存後，首先將它放入第一隊列的末尾，按FCFS原則排隊等待調度。當輪到該進程執行時，如它能在該時間片內完成，便可準備撤離系統；如果它在一個時間片結束時尚未完成，調度程序便將該進程轉入第二隊列的末尾，再同樣地按FCFS原則等待調度執行；如果它在第二隊列中運行一個時間片後仍未完成，再依次將它放入第三隊列，……，如此下去，當一個長作業(進程)從第一隊列依次降到第n隊列後，在第n 隊列便采取按時間片輪轉的方式運行。

(3) 僅當第一隊列空閑時，調度程序才調度第二隊列中的進程運行；僅當第1～(i-1)隊列均空時，才會調度第i隊列中的進程運行。如果處理機正在第i隊列中為某進程服務時，又有新進程進入優先權較高的隊列(第1～(i-1)中的任何一個隊列)，則此時新進程將搶占正在運行進程的處理機，即由調度程序把正在運行的進程放回到第i隊列的末尾，把處理機分配給新到的高優先權進程。

進程的並行與並發

並行 : 並行是指兩者同時執行，比如賽跑，兩個人都在不停的往前跑；（資源夠用，比如三個線程，四核的CPU ）

並發 : 並發是指資源有限的情況下，兩者交替輪流使用資源，比如一段路(單核CPU資源)同時只能過一個人，A走一段後，讓給B，B用完繼續給A ，交替使用，目的是提高效率。

區別:

並行是從微觀上，也就是在一個精確的時間片刻，有不同的程序在執行，這就要求必須有多個處理器。
並發是從宏觀上，在一個時間段上可以看出是同時執行的，比如一個服務器同時處理多個session。

同步異步阻塞非阻塞

狀態介紹

　　在了解其他概念之前，我們首先要了解進程的幾個狀態。在程序運行的過程中，由於被操作系統的調度算法控制，程序會進入幾個狀態：就緒，運行和阻塞。

　　（1）就緒(Ready)狀態

　　當進程已分配到除CPU以外的所有必要的資源，只要獲得處理機便可立即執行，這時的進程狀態稱為就緒狀態。

　　（2）執行/運行（Running）狀態當進程已獲得處理機，其程序正在處理機上執行，此時的進程狀態稱為執行狀態。

　　（3）阻塞(Blocked)狀態正在執行的進程，由於等待某個事件發生而無法執行時，便放棄處理機而處於阻塞狀態。引起進程阻塞的事件可有多種，例如，等待I/O完成、申請緩沖區不能滿足、等待信件(信號)等。

同步和異步

所謂同步就是一個任務的完成需要依賴另外一個任務時，只有等待被依賴的任務完成後，依賴的任務才能算完成，這是一種可靠的任務序列。要麽成功都成功，失敗都失敗，兩個任務的狀態可以保持一致。

　　所謂異步是不需要等待被依賴的任務完成，只是通知被依賴的任務要完成什麽工作，依賴的任務也立即執行，只要自己完成了整個任務就算完成了。至於被依賴的任務最終是否真正完成，依賴它的任務無法確定，所以它是不可靠的任務序列。

舉個小例子，比如我去銀行辦理業務，可能會有兩種方式：
第一種 ：選擇排隊等候；
第二種 ：有vip，領一個號，等到排到我這個號時由櫃臺的人通知我輪到我去辦理業務了；

第一種：前者(排隊等候)就是同步等待消息通知，也就是我要一直在等待銀行辦理業務情況；

第二種：後者(等待別人通知)就是異步等待消息通知。在異步消息處理中，等待消息通知者(在這個例子中就是等待辦理業務的人)往往註冊一個回調機制，在所等待的事件被觸發時由觸發機制(在這裏是櫃臺的人)通過某種機制(在這裏是寫在小紙條上的號碼，喊號)找到等待該事件的人。

阻塞與非阻塞

阻塞和非阻塞這兩個概念與程序（線程）等待消息通知(無所謂同步或者異步)時的狀態有關。也就是說阻塞與非阻塞主要是程序（線程）等待消息通知時的狀態角度來說的

繼續上面的那個例子，不論是排隊還是使用號碼等待通知，如果在這個等待的過程中，等待者除了等待消息通知之外不能做其它的事情，那麽該機制就是阻塞的，表現在程序中,也就是該程序一直阻塞在該函數調用處不能繼續往下執行。
相反，有的人喜歡在銀行辦理這些業務的時候一邊打打電話發發短信一邊等待，這樣的狀態就是非阻塞的，因為他(等待者)沒有阻塞在這個消息通知上，而是一邊做自己的事情一邊等待。

註意：同步非阻塞形式實際上是效率低下的，想象一下你一邊打著電話一邊還需要擡頭看到底隊伍排到你了沒有。如果把打電話和觀察排隊的位置看成是程序的兩個操作的話，這個程序需要在這兩種不同的行為之間來回的切換，效率可想而知是低下的；而異步非阻塞形式卻沒有這樣的問題，因為打電話是你(等待者)的事情，而通知你則是櫃臺(消息觸發機制)的事情，程序沒有在兩種不同的操作中來回切換。

同步/異步與阻塞/非阻塞

1. 同步阻塞形式

　　效率最低。拿上面的例子來說，就是你專心排隊，什麽別的事都不做。

2. 異步阻塞形式

　　如果在銀行等待辦理業務的人采用的是異步的方式去等待消息被觸發（通知），也就是領了一張小紙條，假如在這段時間裏他不能離開銀行做其它的事情，那麽很顯然，這個人被阻塞在了這個等待的操作上面；

　　異步操作是可以被阻塞住的，只不過它不是在處理消息時阻塞，而是在等待消息通知時被阻塞。

3. 同步非阻塞形式

　　實際上是效率低下的。

　　想象一下你一邊打著電話一邊還需要擡頭看到底隊伍排到你了沒有，如果把打電話和觀察排隊的位置看成是程序的兩個操作的話，這個程序需要在這兩種不同的行為之間來回的切換，效率可想而知是低下的。

4. 異步非阻塞形式

　　效率更高，

　　因為打電話是你(等待者)的事情，而通知你則是櫃臺(消息觸發機制)的事情，程序沒有在兩種不同的操作中來回切換。

　　比如說，這個人突然發覺自己煙癮犯了，需要出去抽根煙，於是他告訴大堂經理說，排到我這個號碼的時候麻煩到外面通知我一下，那麽他就沒有被阻塞在這個等待的操作上面，自然這個就是異步+非阻塞的方式了。

很多人會把同步和阻塞混淆，是因為很多時候同步操作會以阻塞的形式表現出來，同樣的，很多人也會把異步和非阻塞混淆，因為異步操作一般都不會在真正的IO操作處被阻塞。

進程的創建

　　但凡是硬件，都需要有操作系統去管理，只要有操作系統，就有進程的概念，就需要有創建進程的方式，一些操作系統只為一個應用程序設計，比如微波爐中的控制器，一旦啟動微波爐，所有的進程都已經存在。

　　而對於通用系統（跑很多應用程序），需要有系統運行過程中創建或撤銷進程的能力，主要分為4中形式創建新的進程：

　　1. 系統初始化（查看進程linux中用ps命令，windows中用任務管理器，前臺進程負責與用戶交互，後臺運行的進程與用戶無關，運行在後臺並且只在需要時才喚醒的進程，稱為守護進程，如電子郵件、web頁面、新聞、打印）

　　2. 一個進程在運行過程中開啟了子進程（如nginx開啟多進程，os.fork,subprocess.Popen等）

　　3. 用戶的交互式請求，而創建一個新進程（如用戶雙擊暴風影音）

　　4. 一個批處理作業的初始化（只在大型機的批處理系統中應用）

　　無論哪一種，新進程的創建都是由一個已經存在的進程執行了一個用於創建進程的系統調用而創建的。

1. 在UNIX中該系統調用是：fork，fork會創建一個與父進程一模一樣的副本，二者有相同的存儲映像、同樣的環境字符串和同樣的打開文件（在shell解釋器進程中，執行一個命令就會創建一個子進程）

　　2. 在windows中該系統調用是：CreateProcess，CreateProcess既處理進程的創建，也負責把正確的程序裝入新進程。

　　關於創建子進程，UNIX和windows

　　1.相同的是：進程創建後，父進程和子進程有各自不同的地址空間（多道技術要求物理層面實現進程之間內存的隔離），任何一個進程的在其地址空間中的修改都不會影響到另外一個進程。

　　2.不同的是：在UNIX中，子進程的初始地址空間是父進程的一個副本，提示：子進程和父進程是可以有只讀的共享內存區的。但是對於windows系統來說，從一開始父進程與子進程的地址空間就是不同的。

進程的結束

　　1. 正常退出（自願，如用戶點擊交互式頁面的叉號，或程序執行完畢調用發起系統調用正常退出，在linux中用exit，在windows中用ExitProcess）

　　2. 出錯退出（自願，python a.py中a.py不存在）

　　3. 嚴重錯誤（非自願，執行非法指令，如引用不存在的內存，1/0等，可以捕捉異常，try...except...）

　　4. 被其他進程殺死（非自願，如kill -9）

在python程序中的進程操作

　　之前我們已經了解了很多進程相關的理論知識，了解進程是什麽應該不再困難了，剛剛我們已經了解了，運行中的程序就是一個進程。所有的進程都是通過它的父進程來創建的。因此，運行起來的python程序也是一個進程，那麽我們也可以在程序中再創建進程。多個進程可以實現並發效果，也就是說，當我們的程序中存在多個進程的時候，在某些時候，就會讓程序的執行速度變快。以我們之前所學的知識，並不能實現創建進程這個功能，所以我們就需要借助python中強大的模塊。

multiprocess模塊

仔細說來，multiprocess不是一個模塊而是python中一個操作、管理進程的包。 之所以叫multi是取自multiple的多功能的意思,在這個包中幾乎包含了和進程有關的所有子模塊。由於提供的子模塊非常多，為了方便大家歸類記憶，我將這部分大致分為四個部分：創建進程部分，進程同步部分，進程池部分，進程之間數據共享。

multiprocess.process模塊

process模塊介紹

process模塊是一個創建進程的模塊，借助這個模塊，就可以完成進程的創建。

下面來一段代碼來看一下面向過程怎麽創建進程

import time
from multiprocessing import Process

def f(name):
    print(‘hello‘, name)
    print(‘我是子進程‘)

if __name__ == ‘__main__‘:
    p = Process(target=f, args=(‘bob‘,))   #target表示調用對象，即子進程要執行的任務。args表示調用對象的位置參數，必須為元組

　　p.start() time.sleep(1)     #啟動進程
　　print(‘我是主進程‘)

join用法

import time
from multiprocessing import Process

def f(name):
    print(‘hello‘, name)
    time.sleep(1)
    print(‘我是子進程‘)
if __name__ == ‘__main__‘:
    p = Process(target=f, args=(‘bob‘,))
    p.start()
    p.join()    #在這裏用的是p.join，那麽就會在p的其他部分執行完畢才會執行p.join下面的程序，join是一種阻塞
    print(‘我是父進程‘)

下面再來一段精彩的join用法表演

import os
import time
from multiprocessing import Process
def func(i):
    time.sleep(1)
    print(‘%d:子進程%d做的事，父進程：%d‘%(i,os.getpid(),os.getppid()))
if __name__ == ‘__main__‘:
    p_lis = []
    for i in range(10):
        p = Process(target=func,args=(i,))
        p.start()
        p_lis.append(p)
    for p in p_lis:
        p.join()
    print(‘---主進程---‘)

還有一種通過繼承Process類來開啟進程的方法

import os
from multiprocessing import Process
class MyProcess(Process):
    def __init__(self,name):
        super().__init__()
        self.name=name
    def run(self):       #必須且只能是run方法
        print(os.getpid())
        print(‘%s 正在和女主播聊天‘ %self.name)
p1=MyProcess(‘wupeiqi‘)
p2=MyProcess(‘yuanhao‘)
p3=MyProcess(‘nezha‘)
p1.start() #start會自動調用run
p2.start()
p2.run()
p3.start()
p1.join()
p2.join()
p3.join()
print(‘主線程‘)

1 p.start()：啟動進程，並調用該子進程中的p.run() 
2 p.run():進程啟動時運行的方法，正是它去調用target指定的函數，我們自定義類的類中一定要實現該方法  
3 p.terminate():強制終止進程p，不會進行任何清理操作，如果p創建了子進程，該子進程就成了僵屍進程，使用該方法需要特別小心這種情況。如果p還保存了一個鎖那麽也將不會被釋放，進而導致死鎖
4 p.is_alive():如果p仍然運行，返回True
5 p.join([timeout]):主線程等待p終止（強調：是主線程處於等的狀態，而p是處於運行的狀態）。timeout是可選的超時時間，需要強調的是，p.join只能join住start開啟的進程，而不能join住run開啟的進程 
6 os.getpid()查看子進程的進程號
7 os.getppid()查看父進程的進程號

程序的進程