计算机 *** 作系统 | 2.1

为了深入计算机底层，无知的我正在参考《王道考研》学习计算机 *** 作系统。

笔记特点是 我重新整理了涉及资料的一些语言描述、排版，而使用了自己比较容易理解的描述、同样是回答了一些常见关键问题

文章目录

• 2.1_5_线程的概念与特点
• • 线程 的意义
  • 线程机制 引入后的变化
  • 线程的实现方式——用户级线程
  • 线程的实现方式——内核级线程
  • 线程的实现方式——二者组合的方式
  • • 多对一模型
    • 一对一模型
  • 知识回顾与重要考点

2.1_5_线程的概念与特点 线程 的意义

传统的模式，进程是CPU调度的基本单位

特点

进程是资源分配的基本单位

缺陷

当切换进程时，需要保 存/恢复进程运行环境， 还需要切换内存地址空 间（更新快表、更新缓 存）开销很大

引入线程后，线程是CPU调度的基本单位

可以把线程理解为“轻量级进程”。是程序执行流的最小单位。

进程依然是资源分配的基本单位。 从属于同一进程 的各个线程共享进程的资源

线程机制 引入后的变化

线程机制 类比：

切换进程运行环境：有一个不认识的人要用桌子，你需要你的书收走，他把自己的书放到桌上 同一进程内的线程切换=你的舍友要用这张书桌，可以不把桌子上的书收走

线程的实现方式——用户级线程

用户级线程由应用程序通过线程库实现。

所有的线程管理工作都由应用程序负责（包 括线程切换） 用户级线程中，线程切换可以在用户态下即可完成，无需 *** 作系统干预。

在用户看来，是有多个线程。但是在 *** 作系 统内核看来，并意识不到线程的存在。（用户级线程对用户不透明，对 *** 作系统透明） 可以这样理解，“用户级线程”就是“从用户视角看能看到的线程”

线程的实现方式——内核级线程

内核级线程（Kernel-Level Thread, KLT, 又称“内核支持的线程”）

内核级线程的管理工作由 *** 作系统内核完成。 线程调度、切换等工作都由内核负责，因此内核级线程的切换必然需要在核心态下才能完成。

可以这样理解，“内核级线程”就是“从 *** 作系统内核视角看能看到的线程”

线程的实现方式——二者组合的方式

在同时支持用户级线程和内核级线程的系统中，可采用二者组合的方式：将n个用户级线程映射到m 个内核级线程上（ n >= m）//就是利用映射关系组合

重点重点重点 特点： *** 作系统只“看得见”内核级线程，因此只有内核级线程才是处理机分配的单位。

例如：上面这个模型中，该进程由两个内核级线程，三个用户级线程，

1. 在用户看来，这个进程中有三个线程。
2. 但即使该进程在一 个4核处理机的计算机上运行，也最多只能被分配到两个核，最多只能有两个用户线程并行执行。

多对一模型

多对一模型定义：

1. 多个用户及线程映射到一个内核级线程
2. 每个用户进程只对应一个内核级线程。

优点：用户级线程的切换在用户空间即可完成，不需要切换到核心态

=>线程管理的系统开销小，效率高

缺点：当一个用户级线程被阻塞后，整个进程都会被阻塞，并发度不高。多个线程不可在多核处理机上并行运行

一对一模型

一对一模型：一个用户及线程映射到一个内核级线程。每个用户进程有与用户级线程同数量的内核级线程。

优点：当一个线程被阻塞后，别的线程还可以继续执行，并发能力强。多线程可在多核处理机上并行执行。

缺点：一个用户进程会占用多个内核级线程， 线程切换由 *** 作系统内核完成，需要切换到核心态，因此线程管理的成本高，开销大。

知识回顾与重要考点