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操作系统线程

news 2025/6/15 4:20:10

进程那一章，我们留下了一个问题
在这里插入图片描述第一个cpu调用进程，进程调用i/o设备，主动进入ready 队列
第二个cpu将程序执行时间平均分时，进程执行时间到
第三个fork函数，我们上一章的lab有实践，可以看出是父进程主动条用fork函数产生子进程
第四个interrupt，上一章我们有演示wait等待，所以这个也是主动的。
在这里插入图片描述上一章我们做的实验可以看出，这里的执行流内存不一样，pid不一样，但子进程的内存数据是clone父进程的。
这里有个坏处
在这里插入图片描述如果能在一个进程当中出现两个一样的执行流，这两个执行流共享内存空间
我们管这样的方式叫做并发的线程

多进程通信和多线程通信的区别：
多进程通信如父进程正在进行copy文件，而子进程有一个取消按钮
在这里插入图片描述点击之后取消按钮产生一个子进程，父进程等待子进程执行，发现子进程是中断父进程

多线程通信 父线程1在copy文件，产生n个子线程（因为可能要copy多个文件夹），然后当点击取消时，产生要给wait abouting线程，去通知父线程取消copy文件。
在这里插入图片描述两者的区别在于，点击取消事件时，进程会产生一此clone，子进程要clone父进程，产生一个内存空间
在这里插入图片描述这里需要实验进行演示，不然不好理解。

进程切换开销
在这里插入图片描述我们推出线程这个概念的动机

在这里插入图片描述线程的定义
下面我们可以看到单线程的单进程只有一个PCB+code+date区域；而单进程多线程是共享code+data+files区域的。其实就是共享了存储数据、代码、全局变量，但每个线程都有自己的堆栈空间和寄存
在这里插入图片描述单cpu多线程
线程并发，需要来回切换
在这里插入图片描述多cpu多线程
多线程在多cpu环境下也可以设置为并行模式
在这里插入图片描述现在操作系统的线程概念
在这里插入图片描述多核编程
我们需要设计程序时将多核的性能应用起来，不然全是顺序执行的单进程单线程的应用，完全是浪费资源的行为。
在这里插入图片描述多核线程模型
在这里插入图片描述多线程模型
多对一模型，用户线程在用户模式下一个进程有多个线程，这个进程对应一个内核线程，这个进程有多个线程，也就达成了多个用户线程对应一个内核线程
在这里插入图片描述如果只有一个内核
虽然我们也有多个进程（执行流），在用户感觉上是多个进程并行，但是其实因为我们只有一个内核，所以一次只能运行一个线程，所以这里还是并发，但这里不止是进程的并发，也是线程的并发，上面那个一对多每个进程最少有一个线程可以和其他进程进行并发，这就是单核和多核的区别。
在这里插入图片描述

一对一
这里可以看出不管是进程还是线程都做到一对一，实现逻辑上基本可以说这些进程是并行的，但是这也取决于核心数量

在这里插入图片描述多对多
多路复用，取决于cpu的调度，每个进程的开销不一样，需要cpu进行调度去分配内核线程

在这里插入图片描述线程库
linux关注于posix pthread 这个p代表用户线程和内核线程都可以被创建

在这里插入图片描述

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