《深入理解Linux核心3rd》學習筆記——進程線程概念

　　本人比較熟悉Windows下的系統級和NT核心程式的開發，這裡結合Windows中進程線程的概念與Linux中的進程線程作一個比較。

進程

　　在Linux和Windows中，對於進程這個概念基本一致，即程式啟動並執行一個執行個體，代表了一組資源。

　　在Linux中，還有一個“輕量級進程”（LWP）的概念，引入這個概念是為了對多線程程式提供更好的支援（下文會討論）。

 

使用者線程

　　對於使用者線程（簡稱線程。注，這裡僅僅指的是多線程應用程式中的線程，不是核心線程），Linux和Windows表現的就不一致了。在Windows中，線程都是由核心實現的，即線程的建立、執行、調度、銷毀都需要核心的參與；在傳早期的Linux中，線程的所有行為在OS核心看來都是由在使用者態實現的，即核心不參與這些過程。在Windows中，核心自動地對線程進行調度；在早期Linux中，線程的調度必須在使用者模式下實現，這點類似於Windows中的纖程。因此，早期的Linux系統中的多線程程式中，只要有一個線程阻塞，那麼整個進程也就阻塞了，多個線程之間無法並發。

　　Linux中的使用者線程不需要核心的支援，其建立、執行、調度和銷毀僅工作在使用者模式，這種工作是非常高效且低消耗的。但其缺點是各線程之間無法並發。

 

核心線程

　　Windows和現代的Linux作業系統的核心都是多線程核心（即支援多線程的核心）。核心線程在Windows和Linux系統中表現的也基本一致，由核心參與線程的建立、執行、調度、銷毀等工作，多個核心線程之間能夠並發，相當於核心的多個影子，每個影子可以完成不同的事情。核心線程的使用是廉價的。

 

輕量級進程（LWP）

　　這是Linux中特有的概念。Linux為了對多線程程式提供更好地支援，現代的Linux系統中引入了“輕量級進程”（LWP）的概念，它是基於核心線程的高度抽象。實際上每個LWP都需要核心線程的支援。因此，每個LWP可以被核心獨立調度，多個LWP之間能夠並發。

　　LWP有局限性。大多數LWP的建立、執行、調度和銷毀，都需要進行系統調用，系統調用需要在使用者模式和核心模式中切換，代價高。另外，每個LWP都需要有一個核心線程支援，因此LWP要消耗核心資源（如核心線程的棧空間）。

 

使用者線程和LWP的結合

　　引入LWP之後，就可以對使用者線程進行最佳化，讓一個或多個使用者線程與一個LWP關聯，這樣一來，LWP就為使用者線程和核心線程架起了一座橋樑，使用者線程就可以藉助於LWP之間的並發來間接地實現使用者線程之間的並發。

　　要注意的是，使用者線程與LWP關聯可以是一對一，也可以是多對一的。