Trong điện toán, quản lý quy trình là một khía cạnh cơ bản của hệ điều hành liên quan đến việc tạo, lập lịch và kết thúc các quy trình. Nói một cách đơn giản, một quy trình là một phiên bản của một chương trình máy tính đang được thực thi. Nó chứa mã của chương trình và hoạt động của nó. Quản lý các quy trình một cách hiệu quả là rất quan trọng đối với hiệu suất và sự ổn định của hệ thống máy tính.
Một tiến trình là một thể hiện thực thi của một ứng dụng. Ví dụ: khi bạn chạy trình soạn thảo văn bản hoặc trình duyệt web, một quy trình sẽ được tạo. Mỗi tiến trình cung cấp các tài nguyên cần thiết để thực hiện một chương trình. Một tiến trình trong vòng đời của nó trải qua nhiều trạng thái khác nhau như bắt đầu, sẵn sàng, chạy, chờ và kết thúc.
Vòng đời của một tiến trình trong hệ điều hành bao gồm nhiều giai đoạn:
Khối điều khiển quy trình (PCB) là một cấu trúc dữ liệu thiết yếu trong hệ điều hành. Nó chứa thông tin về trạng thái của tiến trình, bộ đếm chương trình, thanh ghi CPU, thông tin quản lý bộ nhớ, thông tin kế toán và thông tin trạng thái I/O. PCB rất quan trọng để hệ điều hành quản lý các quy trình một cách hiệu quả.
Lập kế hoạch quy trình là một khía cạnh quan trọng của quản lý quy trình. Nó xác định thứ tự các tiến trình truy cập vào tài nguyên CPU được chia sẻ. Có một số thuật toán lập lịch:
Trong điện toán hiện đại, việc chạy nhiều quy trình đồng thời hoặc song song để nâng cao hiệu suất là điều phổ biến. Đồng thời đề cập đến việc thực thi nhiều quy trình cùng lúc trong CPU lõi đơn bằng cách chuyển đổi nhanh chóng giữa chúng. Mặt khác, tính song song đề cập đến việc thực thi đồng thời các phần khác nhau của chương trình trên nhiều lõi của bộ xử lý đa lõi, thực sự chạy song song.
Giao tiếp giữa các quá trình (IPC) là một cơ chế cho phép các quá trình giao tiếp và đồng bộ hóa hành động của chúng. IPC rất quan trọng trong các hệ điều hành hiện đại chạy nhiều tiến trình cùng một lúc. Ví dụ về IPC bao gồm các đường ống, hàng đợi tin nhắn, ngữ nghĩa và bộ nhớ dùng chung.
Để hiểu rõ hơn về việc tạo quy trình, hãy xem xét ví dụ về tạo một quy trình đơn giản trong hệ thống Linux bằng lệnh gọi hệ thống <code>fork()</code>. Lệnh gọi hệ thống <code>fork()</code> tạo ra một quy trình mới bằng cách sao chép quy trình hiện tại. Quy trình mới được gọi là quy trình con và quy trình hiện tại được gọi là quy trình cha.
Một thử nghiệm để hiểu việc lập kế hoạch quy trình có thể liên quan đến việc mô phỏng các thuật toán lập kế hoạch khác nhau bằng một chương trình đơn giản. Ví dụ: người ta có thể viết một chương trình bằng C thực hiện các thuật toán lập lịch FCFS, SJF và RR và quan sát cách mỗi thuật toán quản lý hàng đợi quy trình.
Quản lý quy trình là một khía cạnh quan trọng của thiết kế hệ điều hành. Bằng cách hiểu rõ vòng đời của các quy trình, thuật toán lập lịch và các cơ chế như IPC, nhà phát triển và quản trị viên hệ thống có thể tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống máy tính. Khi công nghệ phát triển, độ phức tạp của việc quản lý quy trình cũng tăng lên, nhưng các nguyên tắc cơ bản vẫn được giữ nguyên. Hiểu những khái niệm này là điều cần thiết đối với bất kỳ ai có ý định làm việc sâu với hệ điều hành hoặc phát triển các ứng dụng yêu cầu quản lý quy trình hiệu quả.
