[Linux]进程线程概念

1. 并行与并发

并行性和并发性(Concurrence)是既相似又有区别的两个概念，并行性是指两个或多个 事件在同一时刻发生；而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时地交替执行。倘若在计算 机系统中有多个处理机，则这些可以并发执行的程序便可被分配到多个处理机上，实现并行执行，即利用每个处理机来处理一个可并发执行的程序，这样，多个程序便可同时执行。

2. 引入进程

应当指出，通常的程序是静态实体(Passive Entity)，在多道程序系统中，它们是不能独 立运行的，更不能和其它程序并发执行。在操作系统中引入进程的目的，就是为了使多个 程序能并发执行。例如，在一个未引入进程的系统中，在属于同一个应用程序的计算程序 和 I/O 程序之间，两者只能是顺序执行，即只有在计算程序执行告一段落后，才允许 I/O 程 序执行；反之，在程序执行 I/O 操作时，计算程序也不能执行，这意味着处理机处于空闲状 态 。但在引入进程后，若分别为计算程序和 I/O 程序各建立一个进程，则这两个进程便可 并发执行。由于在系统中具备使计算程序和 I/O 程序同时运行的硬件条件，因而可将系统中 的 CPU 和 I/O 设备同时开动起来，实现并行工作，从而有效地提高了系统资源的利用率和 系统吞吐量，并改善了系统的性能。引入进程的好处远不止于此，事实上可以在内存中存 放多个用户程序，分别为它们建立进程后，这些进程可以并发执行，亦即实现前面所说的 多道程序运行。这样便能极大地提高系统资源的利用率，增加系统的吞吐量。 为使多个程序能并发执行，系统必须分别为每个程序建立进程(Process)。简单说来，进 程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，它是由一组机器指令、数据和堆 栈等组成的，是一个能独立运行的活动实体。多个进程之间可以并发执行和交换信息。一 个进程在运行时需要一定的资源，如 CPU、存储空间及 I/O 设备等。 OS中程序的并发执行将使系统复杂化，以致在系统中必须增设若干新的功能模块，分别用于对处理机、内存、 I/O 设备以及文件系统等资源进行管理，并控制系统中作业的运行。

3. 引入线程

长期以来，进程都是操作系统中可以拥有资源并作为独立运行的基本单位。当一个进 程因故不能继续运行时，操作系统便调度另一进程运行。由于进程拥有自己的资源，故使 调度付出的开销较大。直到 20 世纪 80 年代中期，人们才又提出了比进程更小的单位—— 线程(Threads)。 通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源。在引入线 程的 OS 中， 通常都是把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行和独立调度 的基本单位。 由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，故对它的调度所付出的开销 就会小得多，能更高效地提高系统内多个程序间并发执行的程度。因而近年来推出的通用 操作系统都引入了线程，以便进一步提高系统的并发性，并把它视作现代操作系统的一个 重要标致。

4. Linux下的进程概念

参考文献 : 计算机操作系统 (第 三 版) 汤小丹 梁红兵 哲凤屏 汤子瀛