ในการประมวลผล การจัดการกระบวนการเป็นลักษณะพื้นฐานของระบบปฏิบัติการที่เกี่ยวข้องกับการสร้าง การกำหนดเวลา และการยุติกระบวนการ กล่าวง่ายๆ ก็คือ กระบวนการคือตัวอย่างของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่กำลังดำเนินการอยู่ ประกอบด้วยโค้ดของโปรแกรมและกิจกรรมต่างๆ การจัดการกระบวนการอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพและความเสถียรของระบบคอมพิวเตอร์
กระบวนการ เป็นอินสแตนซ์ที่ดำเนินการของแอปพลิเคชัน ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณรันโปรแกรมแก้ไขข้อความหรือเว็บเบราว์เซอร์ กระบวนการจะถูกสร้างขึ้น แต่ละกระบวนการจัดเตรียมทรัพยากรที่จำเป็นในการรันโปรแกรม ในวงจรชีวิตของกระบวนการ กระบวนการต้องผ่านสถานะต่างๆ เช่น การเริ่มต้น พร้อม กำลังทำงาน กำลังรอ และสิ้นสุด
วงจรชีวิตของกระบวนการในระบบปฏิบัติการเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน:
Process Control Block (PCB) เป็นโครงสร้างข้อมูลที่สำคัญในระบบปฏิบัติการ ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของกระบวนการ ตัวนับโปรแกรม การลงทะเบียน CPU ข้อมูลการจัดการหน่วยความจำ ข้อมูลการบัญชี และข้อมูลสถานะ I/O PCB มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบปฏิบัติการในการจัดการกระบวนการอย่างมีประสิทธิภาพ
การจัดกำหนดการกระบวนการเป็นส่วนสำคัญของการจัดการกระบวนการ จะกำหนดลำดับที่กระบวนการเข้าถึงทรัพยากร CPU ที่ใช้ร่วมกัน มีอัลกอริธึมการตั้งเวลาหลายประการ:
ในการประมวลผลสมัยใหม่ เป็นเรื่องปกติที่จะรันหลายกระบวนการพร้อมกันหรือขนานกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ การทำงานพร้อมกัน หมายถึงการดำเนินการของหลายกระบวนการในเวลาเดียวกันใน CPU แบบคอร์เดียวโดยการสลับระหว่างกระบวนการเหล่านั้นอย่างรวดเร็ว ในทางกลับกัน ความเท่าเทียม หมายถึงการดำเนินการพร้อมกันของส่วนต่างๆ ของโปรแกรมบนหลายคอร์ของโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ ซึ่งทำงานแบบขนานอย่างแท้จริง
การสื่อสารระหว่างกระบวนการ (IPC) เป็นกลไกที่ช่วยให้กระบวนการสามารถสื่อสารและประสานการกระทำของพวกเขาได้ IPC มีความสำคัญในระบบปฏิบัติการสมัยใหม่ที่ทำงานหลายกระบวนการพร้อมกัน ตัวอย่างของ IPC ได้แก่ ไปป์ คิวข้อความ เซมาฟอร์ และหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกัน
เพื่อให้เข้าใจการสร้างกระบวนการได้ดีขึ้น ลองพิจารณาตัวอย่างการสร้างกระบวนการง่ายๆ ในระบบ Linux โดยใช้การเรียกระบบ <code>fork()</code> การเรียกของระบบ <code>fork()</code> สร้างกระบวนการใหม่โดยการทำซ้ำกระบวนการปัจจุบัน กระบวนการใหม่เรียกว่ากระบวนการย่อย และกระบวนการที่มีอยู่เรียกว่ากระบวนการหลัก
การทดลองเพื่อทำความเข้าใจการจัดกำหนดการกระบวนการอาจเกี่ยวข้องกับการจำลองอัลกอริธึมการจัดกำหนดการต่างๆ โดยใช้โปรแกรมง่ายๆ ตัวอย่างเช่น เราสามารถเขียนโปรแกรมในภาษา C ที่ใช้อัลกอริธึมการตั้งเวลา FCFS, SJF และ RR และสังเกตว่าแต่ละอัลกอริธึมจัดการคิวกระบวนการอย่างไร
การจัดการกระบวนการเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบระบบปฏิบัติการ ด้วยการทำความเข้าใจวงจรชีวิตของกระบวนการ อัลกอริธึมการกำหนดเวลา และกลไกเช่น IPC นักพัฒนาและผู้ดูแลระบบจะสามารถปรับประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบคอมพิวเตอร์ให้เหมาะสมได้ เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น ความซับซ้อนของการจัดการกระบวนการก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน แต่หลักการพื้นฐานยังคงเหมือนเดิม การทำความเข้าใจแนวคิดเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนที่ต้องการทำงานเชิงลึกกับระบบปฏิบัติการหรือพัฒนาแอปพลิเคชันที่ต้องการการจัดการกระบวนการที่มีประสิทธิภาพ
