linux核心--進程與線程

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在《linux核心設計與實現》中第三章講解了進程管理，在關於進程和線程的概念之間的區別還是由點模糊。書中說道：

    進程就是處於執行期的程式。但進程並不僅僅局限於一段可執行程式代碼。通常進程還要包含其他資源，像開啟的檔案，掛起的訊號，核心內部資料，持利器狀態，一個或多個具有記憶體映射的記憶體位址空間以及一個或多個執行線程，當然還包括用來存放全域變數的資料區段等。

    然而每一個線程都擁有一個獨立的程式計數器、進程棧和一組進程寄存器。下面一句話：核心調度的對象是線程，而不是進程。其實這句話的前提是一個進程只包含一個線程。在當前作業系統中，一個進程都是包括多個線程的。

    任務（task） 是最抽象的,是一個一般性的術語,指由軟體完成的一個活動。一個任務既可以是一個進程,也可以是一個線程。簡而言之,它指的是一系列共同達到某一目的的操 作。例如,讀取資料並將資料放入記憶體中。這個任務可以作為一個進程來實現,也可以作為一個線程（或作為一個中斷任務）來實現。

　　進程（process）常常被定義為程式的執行。可以把一個進程看成是一個獨立的程式,在記憶體中有其完備的資料空間和代碼空間。一個進程所擁有的資料和變數只屬於它自己。

　　線程（thread）則是某一進程中一路單獨啟動並執行程式。也就是說,線程存在於進程之中。一個進程由一個或多個線程構成,各線程共用相同的代碼和全域資料,但各有其自己的堆棧。由於堆棧是每個線程一個,所以局部變數對每一線程來說是私人的。由於所有線程共用同樣的代碼和全域資料,它們比進程更緊密,比單獨的進程間更趨向於相互作用,線程間的相互作用更容易些,因為它們本身就有某些供通訊用的共用記憶體：進程的全域資料。

　　一個進程和一個線程最顯著的區別是：線程有自己的全域資料。線程存在於進程中,因此一個進程的全域變數由所有的線程共用。由於線程共用同樣的系統地區,作業系統分配給一個進程的資源對該進程的所有線程都是可用的,正如全域資料可供所有線程使用一樣。

簡 而言之,一個程式至少有一個進程,一個進程至少有一個線程。線程的劃分尺度小於進程，使得多線程程式的並發性高。另外，進程在執行過程中擁有獨立的記憶體單 元，而多個線程共用記憶體，從而極大地提高了程式的運行效率。線程在執行過程中與進程還是有區別的。每個獨立的線程有一個程式啟動並執行入口、順序執行序列和程 序的出口。但是線程不能夠獨立執行，必須依存在應用程式中，由應用程式提供多個線程執行控制。從邏輯角度來看，多線程的意義在於一個應用程式中，由多個執 行部分可以同時執行。但作業系統並沒有將多個線程看做多個獨立的應用，來實現進程的調度和管理以及資源分派，這就是進程和線程的重要區別。

一個線程可以建立和撤銷另一個線程;同一個進程中的多個線程之間可以並發執行。

進程和線程的主要差別在於它們是不同的作業系統資源管理方式。進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰後，在保護模式下不會對其它進程產生影響，而線程只是一 個進程中的不同執行路徑。線程有自己的堆棧和局部變數，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等於整個進程死掉，所以多進程的程式要比多線程的程 序健壯，但在進程切換時，耗費資源較大，效率要差一些。但對於一些要求同時進行並且又要共用某些變數的並行作業，只能用線程，不能用進程。

進程概念 
　　 進程是表示資源分派的基本單位，又是調度啟動並執行基本單位。例如，使用者運行自己的程式，系統就建立一個進程，並為它分配資源，包括各種表格、記憶體空間、磁碟 空間、I／O裝置等。然後，把該進程放人進程的就緒隊列。進程發送器選中它，為它分配CPU以及其它有關資源，該進程才真正運行。所以，進程是系統中的 並發執行的單位。 
在Mac、Windows NT等採用微核心結構的作業系統中，進程的功能發生了變化：它只是資源分派的單位，而不再是調度啟動並執行單位。在微核心系統中，真正調度啟動並執行基本單位是線程。因此，實現並發功能的單位是線程。

線程概念 
　　線程是進程中執行運算的最小單位，亦即執行處理機調度的基本單位。如果把進程理解為在邏輯上作業系統所完成的任務，那麼線程表示完成該任務的許多可能的子任務之一。例如，假設使用者啟動了一個視窗中的資料庫應用程式，作業系統就將對資料庫的調用表示為一個進程。假設使用者要從資料庫中產生一份工資單報表，並傳到一個檔案中，這是一個子任務；在產生工資單報表的過程中，使用者又可以輸人資料庫查詢請求，這又是一個子任務。這樣，作業系統則把每一個請求――工資單報表和新輸人的資料查詢表示為資料庫進程中的獨立的線程。

     線程可以在處理器上獨立調度執行，這樣，在多處理器環境下就允許幾個線程各自在單獨處理器上進行。作業系統提供線程就是為了方便而有效地實現這種並發性。

引入線程的好處
（1）易於調度。
（2）提高並發性。通過線程可方便有效地實現並發性。進程可建立多個線程來執行同一程式的不同部分。
（3）開銷少。建立線程比建立進程要快，所需開銷很少。
（4）利於充分發揮多處理器的功能。通過建立多線程進程（即一個進程可具有兩個或更多個線程），每個線程在一個處理器上運行，從而實現應用程式的並發性，使每個處理器都得到充分運行。 

進程和線程的關係
（1）一個線程只能屬於一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程。
（2）資源分派給進程，同一進程的所有線程共用該進程的所有資源。
（3）處理機分給線程，即真正在處理機上啟動並執行是線程。
（4）線程在執行過程中，需要協作同步。不同進程的線程間要利用訊息通訊的辦法實現同步。

   但是對linux作業系統來說，調度解決的對象是線程而不是進程，很大一部分原因在於linux認為線程和進程是一樣的。

關於進程和線程的另外一個很恰當的解釋：http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/04/processes_and_threads.html

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