29、深入理解電腦系統筆記，並發編程（concurrent）（1）

1、如果邏輯控制流程在時間上重疊，那麼它們就是並發的。這種現象，稱為並發（concurrency）。

2、為了允許伺服器同時為大量用戶端服務，比較好的方法是：建立並發伺服器，為每個用戶端建立各自獨立的邏輯流。現代OS提供的常用構造並發的方法有：

進程和線程。

1）每個邏輯流都是一個進程，由核心來調度維護。每個進程都有獨立的虛擬位址空間，控制流程通過IPC機制來進行通訊。

2）線程：運行在單一進程上下文中的邏輯流，由核心進行調度，共用同一進程的虛擬位址空間。

由於進程式控制制和IPC的開銷較高，所以基於進程的設計比基於線程的設計慢。

常見IPC有：管道，FIFO，共用儲存空間，訊號。

3、基於線程的並發編程

線程由核心自動調度，每個線程都有它自己的線程上下文（thread context），包括一個惟一的整數線程ID（Thread ID,TID），棧，棧指標，程式計數器，通用目的寄存器和條件碼。每個線程和其他線程一起共用進程內容相關的剩餘部分，包括整個使用者的虛擬位址空間，它是由唯讀文本（代碼），讀/寫資料，堆以及所有的共用庫代碼和資料區域組成的，還有，線程也共用同樣的開啟檔案的集合。

1）線程執行模型

    線程不像進程那樣，不是按照嚴格的父子層次來組織的。和一個進程相關的線程組成一個對等線程池（a pool of peers），獨立於其他線程建立的線程（The threads associated with a process form a pool of peers, independent of which threads were created by which other threads.個人理解，這句是說獨立於其他進程的線程池中的線程）。進程中第一個啟動並執行線程稱為主線程。對等（線程）池概念的主要影響是，一個線程可以殺死它的任何對等線程，或者等待它的任意對等線程終止；進一步來說，每個對等線程都能讀寫相同的共用資料。

2）關於posix線程樣本，及其相關函數，參見原書13.3.2節中。這部分舉的例子很經典，值得一讀

3）分離線程

    在任何一個時間點上，線程是可結合的（joinable），或者是分離的（detached）。一個可結合的線程能夠被其他線程收回其資源和殺死。在被其他線程回收之前，它的儲存空間資源（如棧）是不釋放的。相反，一個分離的線程是不能被其他線程回收或殺死的，它的儲存空間資源在它終止時由系統自動釋放。

樣本程式

/*  * echoservert.c - A concurrent echo server using threads *//* $begin echoservertmain */#include "csapp.h"void echo(int connfd);void *thread(void *vargp);int main(int argc, char **argv) {    int listenfd, *connfdp, port, clientlen=sizeof(struct sockaddr_in);    struct sockaddr_in clientaddr;    pthread_t tid;     if (argc != 2) {fprintf(stderr, "usage: %s <port>\n", argv[0]);exit(0);    }    port = atoi(argv[1]);    listenfd = Open_listenfd(port);    while (1) {connfdp = Malloc(sizeof(int));*connfdp = Accept(listenfd, (SA *) &clientaddr, &clientlen);Pthread_create(&tid, NULL, thread, connfdp);    }}/* thread routine */void *thread(void *vargp) {      int connfd = *((int *)vargp);    Pthread_detach(pthread_self());     Free(vargp);    echo(connfd);    Close(connfd);    return NULL;}/* $end echoservertmain */