计算机系统（七） 操作系统之process /thread

       像hello 这样的程序 在现代OS上运行时，OS会提供一种假象，就好像系统上只有这个程序在运行，看上去只有这个程序在使用CPU，主存，IO设备。

        CPU看起来就像在不间断地一条接一条地执行程序中的指令，即该程序的代码与数据是 系统存储器中的唯一对象。这些假象是通过process的概念来实现的。

       process 是OS对一个正在运行的程序的一种抽象， 在一个系统上可以同时运行多个 process ，而每个 process 都好像在独占的使用 hardware。 而并发运行，则是说一个process的指令和 另一个 process的指令 是在交错执行。

     在大多数系统中，需要运行的process数量是多于运行它们的 CPU核心个数。传统系统在一个时刻只能执行一个程序，而先进的多核cpu 同时能够 执行 多个程序。

          无论是单core 或者是多 core 系统中，一个CPU 看上去都像是在并发地执行多个 process，这是通过CPU在 process之间切换 时间片 来实现的。 

          OS实现这种交错执行的机制 称为： 上下文切换。

         现在 只讨论单CPU 单core的系统的情况。多核 更复杂 以后再讲。

     OS保持跟踪 process运行所需的所有状态信息。这种呢状态，也就是上下文。它包括许多信息，eg：PC和寄存器文件的当前值，以及主存的内容。  在任何一个时刻，单CPU系统都只能执行一个 process的指令（代码） ；当OS决定要把控制权 转移到某个新 process时，就会进行上下文切换，即保存当前 process的上下文，恢复新 process的上下文（context），然后将控制权传递到新process，新 process就会从上次停止的地方开始。

 

现在来描述下 hello 与shell的场景：

  

1： shell process和 hello process 。 起初，只有shell在运行（running）等待命令行的输入。  

2： 当我们让它运行hello程序时，shell通过调用一个专门的函数，即 系统调用，来执行我们的请求,系统调用会将控制权 传递给 OS。

3： 操作系统 OS 保存shell process的上下文context 状态，创建一个新的 hello process及其context，然后将控制权传递给新的hello process（running）。

4：hello process  return 0；终止后，操作系统OS 恢复shell的 context，并且将控制权 回传给了shell process，它将继续等待下一个命令输入。

实现 process这个抽象概念 需要低级硬件 和 操作系统软件 之间的 紧密合作。以后会结合 linux2.6 内核 讲代码。

一个process只有一个单一的控制流，但是现代OS，一个process中可以 由N个thread 执行单元组成，每一个thread 是一个单独的逻辑流。每个thread都运行在process的 context中，并共享同样地代码和全局数据。

在网络服务中 对并行处理要求高，所以多线程编程是越来越多的编程模型，因为多线程之间比多进程之间更容易共享数据，也因为thread 比 process更轻量，更高效