线程基础知识

2019-08-14

线程基础知识

什么是线程

LWP:light weight process 轻量级的进程,本质仍是进程(在Linux环境下)

       进程:独立地址空间,拥有PCB

       线程:也有PCB,但没有独立的地址空间(共享)

       区别:在于是否共享地址空间。      独居(进程);合租(线程)。

       Linux下:     线程:最小的执行单位

                           进程:最小分配资源单位,可看成是只有一个线程的进程。

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Linux内核线程实现原理

类Unix系统中,早期是没有“线程”概念的,80年代才引入,借助进程机制实现出了线程的概念。因此在这类系统中,进程和线程关系密切。

1. 轻量级进程(light-weight process),也有PCB,创建线程使用的底层函数和进程一样,都是clone

2. 从内核里看进程和线程是一样的,都有各自不同的PCB,但是PCB中指向内存资源的三级页表是相同的

3. 进程可以蜕变成线程

4. 线程可看做寄存器和栈的集合

5. 在linux下,线程最是小的执行单位;进程是最小的分配资源单位

察看LWP号:ps –Lf pid 查看指定线程的lwp号。

 

三级映射:进程PCB --> 页目录(可看成数组,首地址位于PCB中) --> 页表 --> 物理页面 --> 内存单元

参考:《Linux内核源代码情景分析》 ----毛德操

对于进程来说,相同的地址(同一个虚拟地址)在不同的进程中,反复使用而不冲突。原因是他们虽虚拟址一样,但,页目录、页表、物理页面各不相同。相同的虚拟址,映射到不同的物理页面内存单元,最终访问不同的物理页面。

但!线程不同!两个线程具有各自独立的PCB,但共享同一个页目录,也就共享同一个页表和物理页面。所以两个PCB共享一个地址空间。

       实际上,无论是创建进程的fork,还是创建线程的pthread_create,底层实现都是调用同一个内核函数clone。

       如果复制对方的地址空间,那么就产出一个“进程”;如果共享对方的地址空间,就产生一个“线程”。

       因此:Linux内核是不区分进程和线程的。只在用户层面上进行区分。所以,线程所有操作函数 pthread_* 是库函数,而非系统调用。

线程共享资源

       1.文件描述符表

       2.每种信号的处理方式

       3.当前工作目录

       4.用户ID和组ID

       5.内存地址空间 (.text/.data/.bss/heap/共享库)

技术图片

 

线程非共享资源

       1.线程id

       2.处理器现场和栈指针(内核栈)

       3.独立的栈空间(用户空间栈)

       4.errno变量

       5.信号屏蔽字

       6.调度优先级

线程优、缺点

       优点:   1. 提高程序并发性      2. 开销小      3. 数据通信、共享数据方便

       缺点:   1. 库函数,不稳定      2. 调试、编写困难、gdb不支持      3. 对信号支持不好

       优点相对突出,缺点均不是硬伤。Linux下由于实现方法导致进程、线程差别不是很大。

 

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原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghao-boke/p/11352278.html