5.线程(thread)

合集 - 操作系统(9)

1.1. linux操作系统介绍2024-04-122.2. 操作系统结构（operating-system structures）2024-04-13

3.5.线程(thread)2024-04-16

4.线程（不严谨）2024-04-155.4. process scheduling （进程调度）& practice 1 process operation2024-04-156.3. 进程概念（process concept）2024-04-137.6. cpu调度（cpu scheduling）2024-04-178.线程实验2024-04-169.7.同步(synchronization)2024-04-19

收起

动机

1. 一个应用通常需要处理很多工作，这些同时执行徳任务可以称为“执行流”，我们不希望他们是顺序执行的。
2. 进程的创建需要消耗大量的时间和资源
3. 现在，和一个应用相关的所有执行的任务都装在一个进程里面，这些进程内部的执行任务就是“线程”

thread

1. multithreaded process(多线程)

• shared(共享)
  • 访问代价低
  • 存储资源节省
  • 如果是多进程，那么会使用多个内存空间，并且对于需要共享的资源，还需要进程机制去共享资源，又会耗费时间。
  • 共享code，data，files

2. 采用多线程的优点

• 响应性：可以加快响应
• 资源共享：code data files
• 经济：创建和切换比多进程好
• 可伸缩性：多核下可以并行

3. definition of threa

• A thread is a basic unit(基本单元) of CPU utilzation(利用); it comprises a thread id(tid),a program counter, a register set,and a stack(存储局部变量).
• It shares(共享) with other threads belonging to the same process its code section,data section ,and other operating-system resources,such as open files and signals.
• A traditional (or heavyweight) process has a single thread of control .If a process has multiple threads of control ,it can perform more than one task at a time.

多线程模型

1. 多核编程

• 在多处理器系统中，多核编程机制让应用程序可以更加有效地将自身的多个执行任务（并发的线程）分散到不同的处理器上去运行，以实现并行计算。
• 所以我们一般考虑多核编程

2. 多线程模型

• 用户线程ULT(user level thread)
  • ULT在user mode 下运行，它的管理无需内核支持
• 内核线程KLT(Kernel Level Thread)

3. M:1模型

• 多个用户线程对一个内核线程
  
• 优点与缺点：
  • 优点：多个执行流
  • 缺点：实际上只有一个内核线程，多个用户线程，在一个时刻只有一个用户线程在运行。

4. 1：1模型
   

• 一个用户线程对应一个核心线程，对应一个cpu
• 优点：并发+并行
• 缺点：内核开销大（时间，空间）

5. M:M

• 多路复用，多个用户线程对应多个核心线程
• 优点：节省内核开销
• 缺点：实现起来复杂（需要一个管理机制，管理多少个user mode 和kernel mode）

线程库

1. thread library为程序员提供创建和管理线程的API

• posix pthreads:用户线程库和内核线程库
• windows thread：内核线程库
• java thread：依赖所依赖的操作系统而定