操作系统复习2.1.5-多线程

背景

进程通常需要同时做很多事，传统进程只能串行执行程序，引入线程增加并发度，线程成为程序执行流的最小单位

概念

轻量级进程，线程是一个基本的cpu的执行单元，线程间也可并发，进程变为除cpu之外的系统资源的分配单元

比较

线程为调度和程序执行流的最小单位，而进程是资源分配的基本单位
线程和进程都能并发
进程间并发，切换进程的运行环境，开销很大
线程间并发，若在同一进程内则无需切换环境，开销小

属性

线程是处理机调度的单位
多cpu计算机中，各个线程可占用不同的cpu
每个线程都有一个线程ID、线程控制块TCB
线程也有就绪、阻塞、运行三种状态
线程几乎不拥有系统资源
同一进程的不同线程间共享进程的资源
由于共享内存地址空间，同一进程的线程间通信甚至无需系统干预
同一进程中的线程切换不会引起进程切换，开销小

实现方式

分为用户级线程和内核级线程

用户级线程

用户级线程由应用程序通过线程库实现，线程管理由应用程序负责，在用户态下完成，对系统透明

内核级线程

内核线程管理由系统内核完成，在核心态下完成

存在同时支持用户级线程和内核级线程的系统，n个用户级别线程映射到m个内核线程上，但由于内核只看得见内核级线程，因此当只有两条内核级线程，而有4核cpu，无论如何，都只有两个核能被分配到。

多线程模型

多对一模型

多个用户级线程对应一个内核级线程
用户级线程切换在用户空间即可完成，不需切换核心态，线程管理开销小，但当一个线程阻塞，整个进程阻塞，并发度不高

一对一模型

n个用户级线程映射到n个内核级线程
当一个线程阻塞时，别的线程还可继续执行，并发能力强，但由于一个进程会占用多个内核线程，线程切换在内核完成，线程管理成本高

多对多模型

完美解决上述问题