在《linux内核设计与实现》中第三章讲解了进程管理,在关于进程和线程的概念之间的区别还是由点模糊。书中说道: 进程就是处于执行期的程序。但进程并不仅仅局限于一段可执行程序代码。通常进程还要包含其他资源,像打开的文件,挂起的信号,内核内部数据,持利器状态,一个或多个具有内存映射的内存地址空间以及一个或多个执行线程,当然还包括用来存放全局变量的数据段等。 然而每一个线程都拥有一个独立的程序计数器、进程栈和一组进程寄存器。下面一句话:内核调度的对象是线程,而不是进程。其实这句话的前提是一个进程只包含一个线程。在当前操作系统中,一个进程都是包括多个线程的。 任务(task) 是最抽象的,是一个一般性的术语,指由软件完成的一个活动。一个任务既可以是一个进程,也可以是一个线程。简而言之,它指的是一系列共同达到某一目的的操 作。例如,读取数据并将数据放入内存中。这个任务可以作为一个进程来实现,也可以作为一个线程(或作为一个中断任务)来实现。 进程(process)常常被定义为程序的执行。可以把一个进程看成是一个独立的程序,在内存中有其完备的数据空间和代码空间。一个进程所拥有的数据和变量只属于它自己。 线程(thread)则是某一进程中一路单独运行的程序。也就是说,线程存在于进程之中。一个进程由一个或多个线程构成,各线程共享相同的代码和全局数据,但各有其自己的堆栈。由于堆栈是每个线程一个,所以局部变量对每一线程来说是私有的。由于所有线程共享同样的代码和全局数据,它们比进程更紧密,比单独的进程间更趋向于相互作用,线程间的相互作用更容易些,因为它们本身就有某些供通信用的共享内存:进程的全局数据。 一个进程和一个线程最显著的区别是:线程有自己的全局数据。线程存在于进程中,因此一个进程的全局变量由所有的线程共享。由于线程共享同样的系统区域,操作系统分配给一个进程的资源对该进程的所有线程都是可用的,正如全局数据可供所有线程使用一样。 简 而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。另外,进程在执行过程中拥有独立的内存单 元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程 序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个应用程序中,由多个执 行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配,这就是进程和线程的重要区别。 一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。 进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一 个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程 序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。 进程概念 进程是表示资源分配的基本单位,又是调度运行的基本单位。例如,用户运行自己的程序,系统就创建一个进程,并为它分配资源,包括各种表格、内存空间、磁盘 空间、I/O设备等。然后,把该进程放人进程的就绪队列。进程调度程序选中它,为它分配CPU以及其它有关资源,该进程才真正运行。所以,进程是系统中的 并发执行的单位。 在Mac、Windows NT等采用微内核结构的操作系统中,进程的功能发生了变化:它只是资源分配的单位,而不再是调度运行的单位。在微内核系统中,真正调度运行的基本单位是线程。因此,实现并发功能的单位是线程。 线程概念 线程是进程中执行运算的最小单位,亦即执行处理机调度的基本单位。如果把进程理解为在逻辑上操作系统所完成的任务,那么线程表示完成该任务的许多可能的子任务之一。例如,假 设用户启动了一个窗口中的数据库应用程序,操作系统就将对数据库的调用表示为一个进程。假设用户要从数据库中产生一份工资单报表,并传到一个文件中,这是 一个子任务;在产生工资单报表的过程中,用户又可以输人数据库查询请求,这又是一个子任务。这样,操作系统则把每一个请求――工资单报表和新输人的数据查 询表示为数据库进程中的独立的线程。 线程可以在处理器上独立调度执行,这样,在多处理器环境下就允许几个线程各自在单独处理器上进行。操作系统提供线程就是为了方便而有效地实现这种并发性。 引入线程的好处 (1)易于调度。 (2)提高并发性。通过线程可方便有效地实现并发性。进程可创建多个线程来执行同一程序的不同部分。 (3)开销少。创建线程比创建进程要快,所需开销很少。 (4)利于充分发挥多处理器的功能。通过创建多线程进程(即一个进程可具有两个或更多个线程),每个线程在一个处理器上运行,从而实现应用程序的并发性,使每个处理器都得到充分运行。 进程和线程的关系 (1)一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程。 (2)资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。 (3)处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程。 (4)线程在执行过程中,需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。 但是对linux操作系统来说,调度解决的对象是线程而不是进程,很大一部分原因在于linux认为线程和进程是一样的。 (责任编辑:IT) |