第二章.2节 进程通信，线程

（PS：个人课下整理的操作系统笔记，OneNote直接拷贝过来的，图片看不了就将就一下，配合张伟老师的PPT看效果更好）

一、进程间通信（Interprocess communication，IPC）

1.概念：提供一种机制，以允许进程不必通过共享地址空间来同步和通信其动作

2.消息传递系统（Message Passing system,MPS）允许进程间通信和同步而不需要共享数据

3.IPC工具拥有的操作：

• 发送消息（消息可以是定长或者变长）
• 接收消息

4.消息传递系统的传递消息方式：

• 直接通信——必须明确的命名发送者和接收者
  • 原语：
    • Send (p, message)发送消息到进程P
    • Receive (Q, message)接收来自进程Q的消息
  • 属性：只与两个进程有关，一对进程自动建立一条链路，对称寻址（发送和接受进程必须命名对方）
  • 变形：非对称寻址（发送者命名接收者，接收者不命名发送者）原语定义为send(p,message),receive(id,message),变量id设置成相应的进程名
  • 缺点：改变一个进程名，需要找到并改变其他所有包含这个进程名的引用
• 间接（indirect）通信——消息通过邮箱（mailbox）或端口（port）来接收，每个邮箱标识符唯一
  • 原语：
    • Send (A, message)发送一个消息到邮箱A
    • Receive (A, message)接收来自邮箱A的消息
  • 属性：只要一对进程中两个成员共享一个邮箱即可建立链路，一条线路（对应一个邮箱）可以有两个或多个进程相关联，两个进程间也可以有多条线路（多对多）

5.高级通信机制

• 共享存储器系统share memory（有限缓存：生产者消费者问题）
• 管道通信系统pipe（共享文件）
• 消息传递系统（最好提供给IPC）：直接通信、间接通信

6.阻塞（同步），非阻塞（异步）知道

 

二、线程（Thread）：为了提高系统程序并发执行的程度，进一步提高系统吞吐量，有时也叫轻量级进程LWP

1.什么是线程：

线程是CPU使用的基本单元，它由线程ID，程序计数器、寄存器、栈组成，与同一进程的其他线程共享资源（代码段、数据段和其他系统资源）

2.从调度、并发性、拥有资源、系统开销，说明进程和线程的区别

3.多线程编程的优点：

• Responsiveness响应
• Resource Sharing资源共享
• Economy经济
• Utilization of MP(Multi Processor) Architectures多处理器结构的利用

4.用户级线程和内核级线程

• User threads（能快速创建和管理，可以在不支持线程的操作系统上实现。允许用户自己定制调度算法）
  1. Provided by a thread library at the user level.
  2. All thread operations are completed in user space, which are unknown in kernel space.
  3. POSIX Pthreads、Mach C-threads、Solaris threads
• Kernel threads（内核级通常慢于用户级线程）
  1. Provided by the OS directly.
  2. All thread operations are performed by OS.
  3. Windows 95/98/NT/2000、Solaris、Tru64 UNIX、BeOS、Linux

5.多线程模式：（了解）

• 多对一：早期模型，基本不用
• 多对多
• 一对一