《深入理解Linux内核3rd》学习笔记——进程线程概念

　　本人比较熟悉Windows下的系统级和NT内核程序的开发，这里结合Windows中进程线程的概念与Linux中的进程线程作一个比较。

进程

　　在Linux和Windows中，对于进程这个概念基本一致，即程序运行的一个实例，代表了一组资源。

　　在Linux中，还有一个“轻量级进程”（LWP）的概念，引入这个概念是为了对多线程程序提供更好的支持（下文会讨论）。

 

用户线程

　　对于用户线程（简称线程。注，这里仅仅指的是多线程应用程序中的线程，不是内核线程），Linux和Windows表现的就不一致了。在Windows中，线程都是由内核实现的，即线程的创建、执行、调度、销毁都需要内核的参与；在传早期的Linux中，线程的所有行为在OS内核看来都是由在用户态实现的，即内核不参与这些过程。在Windows中，内核自动地对线程进行调度；在早期Linux中，线程的调度必须在用户模式下实现，这点类似于Windows中的纤程。因此，早期的Linux系统中的多线程程序中，只要有一个线程阻塞，那么整个进程也就阻塞了，多个线程之间无法并发。

　　Linux中的用户线程不需要内核的支持，其创建、执行、调度和销毁仅工作在用户模式，这种工作是非常高效且低消耗的。但其缺点是各线程之间无法并发。

 

内核线程

　　Windows和现代的Linux操作系统的内核都是多线程内核（即支持多线程的内核）。内核线程在Windows和Linux系统中表现的也基本一致，由内核参与线程的创建、执行、调度、销毁等工作，多个内核线程之间能够并发，相当于内核的多个影子，每个影子可以完成不同的事情。内核线程的使用是廉价的。

 

轻量级进程（LWP）

　　这是Linux中特有的概念。Linux为了对多线程程序提供更好地支持，现代的Linux系统中引入了“轻量级进程”（LWP）的概念，它是基于内核线程的高度抽象。实际上每个LWP都需要内核线程的支持。因此，每个LWP可以被内核独立调度，多个LWP之间能够并发。

　　LWP有局限性。大多数LWP的创建、执行、调度和销毁，都需要进行系统调用，系统调用需要在用户模式和内核模式中切换，代价高。另外，每个LWP都需要有一个内核线程支持，因此LWP要消耗内核资源（如内核线程的栈空间）。

 

用户线程和LWP的结合

　　引入LWP之后，就可以对用户线程进行优化，让一个或多个用户线程与一个LWP关联，这样一来，LWP就为用户线程和内核线程架起了一座桥梁，用户线程就可以借助于LWP之间的并发来间接地实现用户线程之间的并发。

　　要注意的是，用户线程与LWP关联可以是一对一，也可以是多对一的。