💭 写在前面：本文将学习《深入理解计算机系统》的第六章 - 关于异常控制流和系统级 I/O 的 进程部分。CSAPP 是计算机科学经典教材《Computer Systems: A Programmer's Perspective》的缩写，该教材由Randal E. Bryant和David R. O'Hallaron 合著。
📜 本章目录：
0x01 假象：多个进程同时运行（Illusion: Multiprocessing）
0x02 真相：上下文切换（Reality: Context Switching）
0x05 用户视角下的并发进程（User View of Concurrent Processes）
"Definition: A process is an instance of a running program"
📚 定义：进程是正在运行的程序的实例。
可以这么说：当可执行文件被加载到内存中时，该程序就成为了一个进程。
进程为每个程序提供了两个关键抽象：
① 逻辑控制流 (Logical control flow)：
② 私有地址空间 (Private address space)
计算机同时运行多个进程，好像每个进程都有一对专用的 CPU 和内存。
💭 讲个故事来理解：
《重生之我是财阀老板私生子》
韩国某个财阀老板非常滴有钱，他有 3 个私生子，每个私生子都并不知道对方的存在，他们都以为自己是独生子。因为他们彼此不知道对方的存在，所以他们在生活和工作上也没有交集，不会有任何互相的影响（这就是独立性的体现）。财阀老板为了维护自己的独立性：
他就对大儿子说："儿子，你好好学习，以后老爹钱都是你的。"，大儿子一听卧槽真好，高枕无忧，就好好学习，一想到自己以后有钱，就更想学习了。
然后又对二儿子说："儿子，好好工作，等以后我就把公司给你。"，二儿子一听热泪盈眶，于是就好好工作，等着将来有一天可以继承公司。
后来又对三儿子说："儿子，你好好干活，等你长大老爹的家产交给你！"，三儿子知道自己以后会继承老爹的所有财产，开心坏了，就努力的干活。
只要在财阀爹的可承受范围内，孩子要多少钱他都给多少钱，所以三个儿子自然都认为自己有很多钱。财阀老板给他的三个儿子画了一张虚拟的、不存在的大饼，让他们都能努力学习工作干活（这个步骤就是给他们分别建立了进程地址空间）。
上面的故事中，财阀老板就是操作系统，三个私生子就是进程，
财阀老板给他的三个儿子画的大饼，我们就称之为 "进程地址空间"。
所以，进程地址空间并不是物理上存在的概念，而是在逻辑上抽象的一个虚拟的空间。
财阀老板给三个私生子画饼，就是为了维护这三个私生子互相之间的独立性，
如果让私生子知道自己并不是唯一，那以后分割财产必然会造成矛盾，
对他来说自然就不是一件好事。所以，进程地址空间，就是就是给进程画的大饼。
进程地址空间 → 逻辑上抽象的概念 → 让每个进程都认为自己独占系统的所有资源
操作系统通过软件的方式，给进程提供一个软件视角，认为自己是独占系统的所有资源（内存）。
指令学习：在 Linux 服务器上运行 top 命令：
我们可以看到i，系统有 123 项任务，其中 2 项处于活动状态
由 、用户帐户和命令名标识。
进程由驻留在内存中的共享 OS 代码块管理，我们称之为 内核 (kernel)。
注意：内核不是一个单独的进程，而是在进程之间运行并管理它们。
控制流通过 上下文切换 (context switch) 从一个进程传递到另一个进程。
单个处理器同时执行多个进程：
将当前寄存器保存在内存中。
安排下一个执行过程。
加载保存的寄存器和切换地址空间（上下文切换）。
单个芯片上有多个 CPU，或单个 CPU 中的多个核心。
每个都可以执行一个单独的进程，内核调度进程到核心。
如果两个进程的执行在时间上重叠 (overlap)，则两个进程同时运行，称之为 并发 （concurrent）
否则，它们将按顺序运行，在用户的视角下，A 和 B（或A和C）给我们的感觉是在同时运行：
真实情况是什么样的？在单个处理器中：
一次只能运行一个进程，进程 A 和 B 是交错的，所以给我们一种同时执行的错觉。
当我们有多个 CPU 同时实际运行多个进程时，我们称之为 并行 (parallelism)
注意并发和并行的细微区别！
并行：多个进程在多个 CPU 下分割，同时进行运行，我们称之为并行。
并发：多个进程在单个 CPU 下采用进程切换的方式，在一段时间内，让多个进程都得以推进，称之为并发。
下面我们来理解一下并行与并发。
一般服务器都是双 CPU 的，所以双 CPU 的系统是存在的，就会存在多个进程同时在跑的情况。
如果存在多个 CPU 的情况，任何一个时刻，都有可能有两个进程在同时被运行 —— 并行 。
但我们大家接触的、用的笔记本电脑基本都是单核的，单 CPU 的任何时刻只允许一个进程运行。
我的电脑是单 CPU 的，但是我的电脑中有各种进程都可以在跑啊？怎么肥事啊？
它是怎么做到的呢？
不要认为进程一旦占有 CPU，就会一直执行到结束，才会释放 CPU 资源。
所以一直让它跑，直到进程执行完，是不存在的，我们遇到的大部分操作系统都是 分时 的！
操作系统会给每一个进程，在一次调度周期中，赋予一个 时间片 的概念。
例：一秒钟之内每一个进程至少要被调度20次，每一次调度就是自己代码得以推进的时候。
在一个时间段内，多个进程都会通过 "切换交叉" 的方式，当多个进程的代码，在一段时间内都得到推进 —— 并发。
我们不会在程序中编写 "正在运行内核代码" ……
此外，还有另一种机制允许内核控制（我们已经学习过）
物理控制流 (Physical control flow)
📌 [ 笔者 ] 王亦优
📃 [ 更新 ] 2023.3.9
❌ [ 勘误 ] /* 暂无 */
📜 [ 声明 ] 由于作者水平有限，本文有错误和不准确之处在所难免，
本人也很想知道这些错误，恳望读者批评指正！| 📜 参考资料 Computer Systems: A Programmer's Perspective (3rd Edition) C++reference[EB/OL]. []. http://www.cplusplus.com/reference/. Microsoft. MSDN(Microsoft Developer Network)[EB/OL]. []. . |
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