浅谈进程和线程

本文通过生动的比喻,深入浅出地介绍了计算机中进程和线程的概念及其工作原理。将进程比喻为工厂的车间,而线程则像是车间里的工人。文章还详细解释了互斥锁和信号量的作用。

                                           进程(process)和线程(thread)

进程和线程都是一个时间段的描述,是CPU工作时间段的描述。不过是颗粒大小不同:
    1.计算机的核心是CPU,承担所有计算任务,就像一座工厂。假定工厂的电力有限,一次只能给一个车间使用。也就是说,一个车间开工的时候,其他车间都必须停工。背后的含义就是说单个CPU一次只能运行一个任务。


    2.进程就像工厂的车间,它代表CPU所能处理的单个任务。任意时刻,CPU总是运行一个进程,其他进程处于非运行(等待)状态。

    3.一个车间里可以有很多工人。他们协同完成一个任务。线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。车间的空间是工人们共享的,比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可以使用这些共享内存。

    4.可是每间房间的大小不同,有些房间最多只能容纳一个人,比如厕所。里面有人的时候,其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时,其他线程必须等它结束,才能使用这一块内存。一个防止他人进入的简单方法,就是门口加一把锁。先到的人锁上门,后到的人看到上锁,就在门口排队,等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"(Mutual exclusion,缩写 Mutex),防止多个线程同时读写某一块内存区域。

    5.还有些房间可以同时容纳n个人,比如厨房。也就是说,如果人数大于n,多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域,只能供给固定数目的线程使用。这时的解决方法,就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙,出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了,就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做"信号量"(Semaphore),用来保证多个线程不会互相冲突。

在Linux下,进程最大数、最大线程数以及进程打开的文件数都是由内核参数限制的。这些参数可以通过/sys文件系统中的文件进行查看修改。 1. 进程最大数 进程最大数指系统中最多可以同时存在的进程数量。在Linux中,可以通过以下命令查看当前系统中进程最大数的大小: ``` $ cat /proc/sys/kernel/pid_max ``` 默认情况下,进程最大数是32768。如果需要修改该参数的值,可以通过以下命令进行修改: ``` $ echo [new_max_pid] > /proc/sys/kernel/pid_max ``` 2. 最大线程数 最大线程数指单个进程可以创建的最大线程数量。在Linux中,可以通过以下命令查看当前系统中最大线程数的大小: ``` $ cat /proc/sys/kernel/threads-max ``` 默认情况下,最大线程数是131072。如果需要修改该参数的值,可以通过以下命令进行修改: ``` $ echo [new_max_threads] > /proc/sys/kernel/threads-max ``` 3. 进程打开的文件数 进程打开的文件数指单个进程可以同时打开的最大文件数量。在Linux中,可以通过以下命令查看当前系统中进程打开的文件数的大小: ``` $ cat /proc/sys/fs/file-max ``` 默认情况下,进程打开的文件数是1048576。如果需要修改该参数的值,可以通过以下命令进行修改: ``` $ echo [new_max_files] > /proc/sys/fs/file-max ``` 需要注意的是,修改这些参数可能会影响系统的稳定性性能。建议在修改之前仔细评估修改的影响,并备份相关配置文件。
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