多线程系统实现:分布式进程与线程管理
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更新于2024-07-13
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多线程系统的实现-03_分布式进程
多线程系统的实现可以分为多个方面,包括线程包的提供、同步变量操作、用户模式的线程库、内核管理与调度的线程、混合形式等。
首先,线程包提供了创建和销毁线程的操作,以及对同步变量(互斥变量和条件变量)的操作。线程包的基本方法包括用户模式的线程库(用户级线程)、内核管理与调度的线程(内核级线程)和混合形式(轻量级线程)。
用户级线程(ULT)由用户应用程序建立,由用户应用程序负责对这些线程进行调度和管理,操作系统内核并不知道有用户级线程的存在。这种线程与内核无关。
内核级线程(KLT)则是由操作系统内核管理和调度的线程,内核级线程可以访问内核的资源,例如进程列表、文件描述符等。
混合形式(轻量级线程)则是结合用户级线程和内核级线程的优点,提供了高效的线程管理和调度机制。
在分布式进程中,进程是操作系统中独立存在的实体,可以拥有自己独立的资源,如文件和设备描述符等。在没有经过进程本身允许的情况下,其他进程不能访问到这些资源。
进程与程序的区别在于,程序是一个静态的指令集合,而进程是一个正在系统中活动的指令集合(执行中的程序)。进程具有自己的生命周期和各种不同的状态。
进程地址空间至少由三个区域组成:正文(Code)区域、数据堆(Heap)区域和堆栈(Stack)区域。正文区域是一個固定的不可修改的区域,存放进程的程序代码。数据堆区域由存储在程序二进制文件中的数值初始化,向高虚拟地址扩展。堆栈区域用于存放返回地址等,向低虚拟地址延伸。
进程状态包括创建、运行、等待、就绪和终止五种状态。创建状态是指进程正在被创建,运行状态是指指令正在被执行,等待状态是指进程等待一定事件的出现,例如I/O完成或收到某个信号。就绪状态是指进程等待被分配给某个处理器,终止状态是指进程已完成执行。
在进程运行时,需要保存CPU环境,例如寄存器、程序计数器和堆栈指针等。同时,需要修改内存管理单元MMU和刷新虚拟地址页表缓冲器TLB。
线程是包含在进程中的实体,拥有自己的运行线索,可以完成一定的任务,可以与其他线程共享进程中的共享变量及部分环境,相互之间协同来完成进程所要完成的任务。线程能够比进程有更高的性能。
线程共享的环境包括进程代码段、进程的公有数据、进程打开的文件描述符、信号的处理器、进程的当前目录、进程用户ID与进程组ID等。利用这些共享的数据,线程可以实现相互之间的通讯。
多线程系统的实现是一个复杂的过程,需要考虑到线程包、用户级线程、内核级线程、混合形式、进程地址空间、进程状态、进程运行、线程共享环境等多个方面。
2022-02-19 上传
2021-05-25 上传
2020-09-24 上传
2023-06-06 上传
2024-04-04 上传
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2024-06-04 上传
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