操作系統(tǒng)-第2章(3)(第四版)

2.5進(jìn)程通信

進(jìn)程通信：進(jìn)程間的信息交換。進(jìn)程之間，需要交換一定數(shù)量的信息，以便協(xié)調(diào)一致共同完成指定的任務(wù)。如輸入進(jìn)程、計(jì)算進(jìn)程、打印進(jìn)程；進(jìn)程之間交換的信息量可多可少，多則成百上千個(gè)數(shù)據(jù)，少則僅僅是一個(gè)狀態(tài)或一個(gè)信號(hào)。

進(jìn)程通信方式：

低級(jí)通信方式：傳送一個(gè)或幾個(gè)字節(jié)的控制信息。如：鎖機(jī)制（Lock（L）、unLock(L）和信號(hào)量機(jī)制(P(S)、V（S))。

缺點(diǎn)：效率低；通信對(duì)用戶不透明（用戶需要管理）；

高級(jí)通信方式：以較高的效率，交換大批量的數(shù)據(jù)，隱藏細(xì)節(jié)。如：消息緩沖機(jī)制和信箱機(jī)制。

Send/Receive原語（高級(jí)通訊原語）一、進(jìn)程通信的類型（高級(jí)通信機(jī)制）1．共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)1）基于共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方式：公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)者消費(fèi)者有界緩沖區(qū)

缺點(diǎn)：效率低；對(duì)程序員不透明；傳送少量數(shù)據(jù)；OS：提供共享存儲(chǔ)器。程序員：設(shè)置緩沖區(qū)；負(fù)責(zé)進(jìn)程同步；2）基于共享存儲(chǔ)區(qū)方式：共享存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)程：讀、寫進(jìn)程申請(qǐng)分區(qū)指定分區(qū)關(guān)鍵字連接本進(jìn)程讀寫2.消息通信方式進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換以消息(message)或報(bào)文為單位，程序員利用一組通信命令(原語)來實(shí)現(xiàn)通信，可分為直接、間接通信方式。

優(yōu)點(diǎn)：大量數(shù)據(jù)傳送；隱藏通訊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)；

3.管道通信方式（Pipe）（Unix系統(tǒng)）也稱共享文件方式，基于文件系統(tǒng)，利用一個(gè)打開的共享文件連接兩個(gè)相互通信的進(jìn)程，文件作為緩沖傳輸介質(zhì)。

字符流方式寫入讀出；先進(jìn)先出順序。發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程

為了協(xié)調(diào)雙方通信，管道通信必須提供三方面的協(xié)調(diào)能力：１、互斥2、同步、3、對(duì)方是否存在。二、消息傳遞通信的實(shí)現(xiàn)方法

系統(tǒng)為進(jìn)程提供了兩個(gè)高級(jí)通訊原語Send和Receive。要進(jìn)行消息傳遞時(shí)執(zhí)行Send,當(dāng)接收者要接收消息時(shí)執(zhí)行Receive。

1．直接通信方式（通信時(shí)不需要第三者）發(fā)送進(jìn)程利用OS所提供的發(fā)送命令，直接把消息發(fā)送給目標(biāo)進(jìn)程。

要求：發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程都以顯式方式提供對(duì)方的標(biāo)識(shí)符。通信命令：(原語)Send(Receiver，message)：發(fā)送一個(gè)消息給接收進(jìn)程；

Receive(Sender，message)：接收Sender發(fā)來的消息；例：原語Send(P2，m1)表示將消息m1發(fā)送給接收進(jìn)程P2；原語Receive(P1，m1)表示接收由P1發(fā)來的消息m1。

形式：

對(duì)稱形式：一對(duì)一非對(duì)稱形式：多對(duì)一（顧客/服務(wù)員）如：提供打印服務(wù)的進(jìn)程；Receive(id，message)；有緩沖（有界，無界），無緩沖；2.消息緩沖隊(duì)列通信機(jī)制(直接通信)

消息緩沖通信：是一種直接通信方式，一種可直接以較高的效率傳遞較多數(shù)據(jù)的信息交換方式，被廣泛應(yīng)用于本地進(jìn)程之間的通信。

每當(dāng)發(fā)送進(jìn)程欲發(fā)送消息時(shí)，便形成一個(gè)消息緩沖區(qū)，其結(jié)構(gòu)如下：

typedefstructmessagebuffer{

intsender；發(fā)送者進(jìn)程標(biāo)識(shí)符

intsize；消息長(zhǎng)度

char*text；消息正文

structmessage_buffer*next指向下一個(gè)消息緩沖區(qū)的指針

};

消息緩沖區(qū)是內(nèi)存中的一個(gè)區(qū)域，其中可以存放一條消息。發(fā)送進(jìn)程可以把消息填寫到消息緩沖區(qū)中，并把該消息緩沖區(qū)插入到接收進(jìn)程的消息鏈上，以待接收進(jìn)程進(jìn)行加工處理。為此,PCB中還應(yīng)該增加如下的數(shù)據(jù)項(xiàng)：1）mq

：消息隊(duì)列頭指針，初值為空。由于接收進(jìn)程可能會(huì)收到幾個(gè)進(jìn)程發(fā)來的消息，故應(yīng)將所有的消息緩沖區(qū)鏈成一個(gè)隊(duì)列，其隊(duì)頭通過在接收進(jìn)程PCB中設(shè)置隊(duì)首指針mq來指出。2）mutex：消息隊(duì)列互斥信號(hào)量，初值為1。消息隊(duì)列屬于臨界資源，故在PCB中設(shè)置了互斥信號(hào)量mutex，每當(dāng)對(duì)消息鏈操作之前和結(jié)束操作之后，應(yīng)在mutex上分別執(zhí)行wait操作和signal操作。3）sm：消息隊(duì)列同步計(jì)數(shù)信號(hào)量(消息隊(duì)列資源信號(hào)量)。初值為0。當(dāng)發(fā)送進(jìn)程發(fā)來一個(gè)消息，在此信號(hào)量上執(zhí)行signal(sm)；而當(dāng)接收進(jìn)程從消息隊(duì)列上欲取走一個(gè)消息時(shí)，先對(duì)信號(hào)量執(zhí)行wait(sm)，如果有消息，則從消息鏈中取走mq所指出的第一個(gè)消息。

發(fā)送進(jìn)程在發(fā)送消息之前，應(yīng)先在自己的內(nèi)存空間設(shè)置一個(gè)發(fā)送區(qū)，把欲發(fā)送的消息正文以及接收進(jìn)程標(biāo)識(shí)符id和消息長(zhǎng)度填入其中，然后用發(fā)送原語構(gòu)造消息并把消息發(fā)送出去;

接收進(jìn)程在接收消息之前，在本進(jìn)程的內(nèi)存空間中設(shè)置一個(gè)接收區(qū)，然后用接收原語接收消息。(1)發(fā)送原語：send(receiver,a)a為發(fā)送區(qū)開始地址。

功能：把消息從發(fā)送區(qū)復(fù)制到消息緩沖區(qū)，并將它掛到接收進(jìn)程消息隊(duì)列的末尾。如果該接收者正因等待消息而處于阻塞狀態(tài)，則喚醒該進(jìn)程。

voidsend(receiver，a)

{

getbuf(a.size,i)；根據(jù)a.size（正文大?。┥暾?qǐng)緩沖區(qū)；

i.sender=a.sender；將發(fā)送區(qū)a中的信息復(fù)制到消息緩沖區(qū)i中；

i.size=a.size；

copy(i.text,a.text)；

i.next=0；

getid(PCBset，receiver.j)；獲得接收進(jìn)程內(nèi)部標(biāo)識(shí)符；

wait(j.mutex)；

封鎖消息隊(duì)列；

insert(&j.mq，i)；將消息緩沖區(qū)(i)插入消息隊(duì)列(j)；

signal(j.mutex)；解鎖消息隊(duì)列；解鎖消息隊(duì)列

signal(j.sm)；

j消息隊(duì)列資源信號(hào)量加1；

}互斥訪問(2)接收原語：receive（b）b為接收區(qū)開始地址查看(j)消息鏈中計(jì)數(shù)信號(hào)量(sm)來獲知有待處理的消息否？若無，則接收進(jìn)程插入消息鏈的阻塞隊(duì)列；若有消息，則把消息鏈上的第一個(gè)消息摘下，將消息的內(nèi)容復(fù)制到進(jìn)程j的接收區(qū)b，然后，釋放消息緩沖區(qū)。voidreceive(b)

{

j=internalname；j為接收進(jìn)程內(nèi)部的標(biāo)識(shí)符；

wait(j.sm)；判斷有無待處理的消息；如j.sm=0，則阻塞；否則繼續(xù)執(zhí)行；

wait(j.mutex)；

remove(j.mq，i)；將消息隊(duì)列中第一個(gè)消息移出；j消息緩沖隊(duì)列的隊(duì)首

signal(j.mutex)；

b.sender=i.sender；將消息緩沖區(qū)i中的信息復(fù)制到接收區(qū)b；

b.size=i.size；

copy(b.text,i.text)；releasebuf(i);

}互斥訪問思考：mutex,sm是什么信號(hào)量？小結(jié)：接收進(jìn)程j消息緩沖隊(duì)列j的PCB中mqj的PCB中sm表示數(shù)量發(fā)送進(jìn)程Size:5Text:helloSender:A發(fā)送區(qū)拷貝Size:5Text:helloSender:A消息緩沖區(qū)i（內(nèi)存）接收進(jìn)程Size:5Text:helloSender:A接收區(qū)摘下并拷貝鏈接3．間接通信方式（信箱通信）發(fā)送進(jìn)程發(fā)消息時(shí)不指定接收進(jìn)程的名字，需要借助于一個(gè)中間媒體，即信箱來進(jìn)行，因此稱之為間接通信方式。1）信箱的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間接通信所利用的信箱是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它由信箱頭和信箱體兩部分組成。其中：信箱頭是對(duì)信箱的描述，信箱頭包括如下信息：信箱標(biāo)識(shí)符；信箱大??；已存放的信件數(shù)；

等信箱隊(duì)列的首指針；(

若發(fā)送信件時(shí)信箱已滿，則發(fā)送進(jìn)程被置為“等信箱”狀態(tài)，直到信箱有空時(shí)才被釋放；

等信件隊(duì)列的首指針;(若取信件時(shí)信箱中無信，則接收進(jìn)程被置為“等信件”狀態(tài)，直到有信件時(shí)才被釋放)；

信箱體由若干格子組成，每一個(gè)格子可以存放一個(gè)信件。信箱格子的大小和數(shù)量在信箱創(chuàng)建時(shí)確定。發(fā)送

接收

信箱頭格子１格子２格子３

┅AB發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程信箱體2）信箱創(chuàng)建、撤消、消息發(fā)送、接收原語信箱的創(chuàng)建和撤消。信箱可以由操作系統(tǒng)創(chuàng)建，也可以由用戶創(chuàng)建，創(chuàng)建者是信箱的擁有者。因此，可以根據(jù)創(chuàng)建者的不同將信箱分為私用信箱、公用信箱和共享信箱等類型。(2)消息的發(fā)送和接收。

Send(mailbox，message)：將一個(gè)消息發(fā)送到指定信箱；

Receive(mailbox，message)：從指定信箱中接收一個(gè)消息；3）信箱分類信箱種類創(chuàng)建通信方式實(shí)現(xiàn)生命期私用用戶擁有者讀取，其它用戶只能發(fā)送。單向通信鏈路用戶結(jié)束則消失公用OS可發(fā)送可讀取雙向通信鏈路OS運(yùn)行期始終存在共享進(jìn)程擁有和共享者可讀取，其它只能發(fā)送。雙向進(jìn)程結(jié)束終止4）信箱通信發(fā)送和接收對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)送接收專用：一對(duì)一；不干擾發(fā)送接收一對(duì)多；廣播方式發(fā)送接收多對(duì)一；C/S(客戶/服務(wù))發(fā)送接收多對(duì)多；公用信箱進(jìn)程通信小結(jié)：

1、共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)基于共享數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方式：程序員負(fù)責(zé)；基于共享存儲(chǔ)區(qū)方式：OS負(fù)責(zé)；

2、消息通信方式—Message單位直接通信方式：指名發(fā)送、接收者標(biāo)識(shí)符。

Send、Receiver原語；有緩沖：消息緩沖隊(duì)列通信機(jī)制；（重點(diǎn)）間接通信方式：中介媒體信箱通信：信箱：信箱頭、信箱體；創(chuàng)建、撤消、發(fā)送、接收、分類。

3、管道通信—共享文件方式—Unix系統(tǒng)字符流輸入、輸出。2.6線程一、線程的基本概念

進(jìn)程的概念和結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)操作系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)。但是，隨著計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)從早期的單處理機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)展到目前的多處理機(jī)結(jié)構(gòu)，在多任務(wù)的環(huán)境中，為了減少處理機(jī)的空轉(zhuǎn)時(shí)間以及處理機(jī)調(diào)度切換時(shí)的時(shí)間和空間開銷，提高系統(tǒng)的并行能力，因此產(chǎn)生了更小的控制單位：線程。補(bǔ)充：

多線程的概念首先是在多處理機(jī)的并行處理中提出來的。傳統(tǒng)的多處理機(jī)由若干臺(tái)處理機(jī)組成，每臺(tái)處理機(jī)每次運(yùn)行單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)，即每臺(tái)處理機(jī)有一個(gè)有限硬件資源的單一控制線路。在這樣的多處理機(jī)系統(tǒng)中，在進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問期間會(huì)出現(xiàn)等待現(xiàn)象，處理機(jī)在這段時(shí)間間隔內(nèi)處于空閑狀態(tài)。為了提高處理機(jī)的并行操作能力，提出多線程的概念。在每臺(tái)處理機(jī)上建立多個(gè)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，這樣每臺(tái)處理機(jī)的有多個(gè)控制線路，為解決處理機(jī)長(zhǎng)時(shí)間等待的問題提供了一種有效的機(jī)制。一個(gè)控制線路就是一個(gè)線程，線程可以用一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)表示，現(xiàn)場(chǎng)由程序計(jì)數(shù)器（PC）、寄存器組和所要求的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)狀態(tài)字組成。1．線程的引入原因（線程為進(jìn)程的一條執(zhí)行軌跡）

進(jìn)程獨(dú)立性的兩個(gè)基本屬性：

資源分配的單位：給每個(gè)進(jìn)程分配一虛擬地址空間，保存進(jìn)程映像，控制一些資源（文件，I/O設(shè)備），有狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、調(diào)度。

調(diào)度單位：進(jìn)程是一個(gè)執(zhí)行軌跡。以上兩個(gè)屬性構(gòu)成進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的基礎(chǔ)。

進(jìn)程兩個(gè)屬性分開的原由：

1)從CPU執(zhí)行所必須的硬件現(xiàn)場(chǎng)來考察，只包含程序計(jì)數(shù)器、程序狀態(tài)字、執(zhí)行堆棧、通用寄存器組等。PCB中的絕大多數(shù)表目與CPU執(zhí)行程序代碼是沒有關(guān)系的。

2)進(jìn)程切換系統(tǒng)開銷較大（數(shù)據(jù)和程序的地址空間）。

3）對(duì)進(jìn)程系統(tǒng)必須完成的操作：創(chuàng)建進(jìn)程；撤消進(jìn)程；進(jìn)程切換；

缺點(diǎn)：時(shí)間空間開銷大，限制并發(fā)度的提高。在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的引入提高了計(jì)算機(jī)資源的利用效率。但在進(jìn)一步提高進(jìn)程的并發(fā)性時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)進(jìn)程切換開銷占的比重越來越大，同時(shí)進(jìn)程間通信的效率也受到限制。線程的引入正是為了簡(jiǎn)化進(jìn)程間的通信，以小的開銷來提高進(jìn)程內(nèi)的并發(fā)程度。

操作系統(tǒng)將進(jìn)程獨(dú)立性的兩個(gè)屬性分別賦予了兩個(gè)不同實(shí)體:擁有資源所有權(quán)的仍稱為進(jìn)程，而調(diào)度的單位稱為線程，或輕量級(jí)進(jìn)程。

由于同一個(gè)進(jìn)程多個(gè)線程共享同一地址空間，帶來了系統(tǒng)時(shí)/空管理的改善。2.線程結(jié)構(gòu)與線程控制塊TCB

執(zhí)行堆棧、程序計(jì)數(shù)器、通用寄存器組、狀態(tài)標(biāo)記線程線程控制塊TCB進(jìn)程地址空間數(shù)據(jù)的修改，其他線程均可見。反映CPU現(xiàn)場(chǎng)信息。

單進(jìn)程多線程單進(jìn)程單線程線程標(biāo)識(shí)線程號(hào)處理機(jī)狀態(tài)信息（現(xiàn)場(chǎng)）通用寄存器指令計(jì)數(shù)器程序狀態(tài)字棧指針線程調(diào)度信息線程狀態(tài)線程優(yōu)先數(shù)等待原因調(diào)度算法參數(shù)等圖:線程及線程控制塊TCB控制線程運(yùn)行的。3.線程的特點(diǎn)是進(jìn)程的一個(gè)實(shí)體，可作為系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位。不擁有系統(tǒng)資源（只擁有從屬進(jìn)程的全部資源，資源是分配給進(jìn)程）。一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程可并發(fā)執(zhí)行。（進(jìn)程可創(chuàng)建線程執(zhí)行同一程序的不同部分）系統(tǒng)開銷小、切換快。（進(jìn)程的多個(gè)線程都在進(jìn)程的地址空間活動(dòng)）4.線程和進(jìn)程的關(guān)系單進(jìn)程、單線程單進(jìn)程、多線程多進(jìn)程、一個(gè)進(jìn)程一個(gè)線程多進(jìn)程、一個(gè)進(jìn)程多個(gè)線程用戶棧系統(tǒng)棧PCB數(shù)據(jù)程序單線程進(jìn)程模型寄存器PCB數(shù)據(jù)程序多線程進(jìn)程模型用戶棧系統(tǒng)棧

TCB寄存器用戶棧系統(tǒng)棧

TCB寄存器用戶棧系統(tǒng)棧

TCB寄存器線程1線程2線程3進(jìn)程進(jìn)程非常重要5.引入線程的好處創(chuàng)建一個(gè)新線程花費(fèi)時(shí)間少（結(jié)束亦如此）。兩個(gè)線程的切換花費(fèi)時(shí)間少。（如果機(jī)器設(shè)有“存儲(chǔ)[恢復(fù)]所有寄存器”指令，則整個(gè)切換過程用幾條指令即可完成）。線程之間通信效率要高于進(jìn)程之間的通信效率。進(jìn)程間通信要內(nèi)核介入，而同一進(jìn)程多個(gè)線程共享同一地址空間，所以通信無須內(nèi)核介入。適合多處理機(jī)系統(tǒng)。

6.線程與進(jìn)程的比較

調(diào)度性：線程作為調(diào)度的基本單位，同進(jìn)程中線程切換不引起進(jìn)程切換，當(dāng)不同進(jìn)程的線程切換才引起進(jìn)程切換；進(jìn)程作為擁有資源的基本單位。

并發(fā)性：一個(gè)進(jìn)程間的多個(gè)線程可并發(fā)。

擁有資源：線程僅擁有隸屬進(jìn)程的資源；進(jìn)程是擁有資源的獨(dú)立單位。

系統(tǒng)開銷：進(jìn)程大；線程小。

補(bǔ)充：由于創(chuàng)建或撤銷進(jìn)程時(shí)，系統(tǒng)都要為之分配或回收資源，如內(nèi)存空間、I/O設(shè)備等，因此付出的開銷遠(yuǎn)大于創(chuàng)建或撤銷線程時(shí)的開銷。進(jìn)程切換時(shí)，涉及當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程CPU環(huán)境的保存及新調(diào)度到進(jìn)程環(huán)境的設(shè)置，而線程切換時(shí)只需保存和設(shè)置少量寄存器的內(nèi)容，開銷很小。此外，由于同一進(jìn)程的多個(gè)線程共享進(jìn)程的地址空間，這些線程之間的同步和通信非常容易，甚至無需操作系統(tǒng)的干預(yù)。

地址空間和其他資源（如打開的文件）：進(jìn)程的地址空間之間相互獨(dú)立，同一進(jìn)程的線程間共享進(jìn)程的資源，某進(jìn)程內(nèi)的線程對(duì)于其他進(jìn)程不可見。

通信方面：進(jìn)程間通信需要進(jìn)程同步和互斥手段輔助，以保證數(shù)據(jù)一致性，而線程間可以直接讀/寫進(jìn)程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進(jìn)行通信。

7．多線程OS中的進(jìn)程屬性

(1)作為系統(tǒng)資源分配的單位。

(2)可包括多個(gè)線程。所有線程都只能屬于某一個(gè)特定進(jìn)程。

(3)進(jìn)程不是一個(gè)可執(zhí)行的實(shí)體。例:進(jìn)程處于“執(zhí)行”狀態(tài)，即進(jìn)程中的某線程正在執(zhí)行。掛起某個(gè)進(jìn)程，即該進(jìn)程中的所有線程也都將被掛起。

8．線程的屬性

(1)線程是一個(gè)輕型實(shí)體，它不擁有系統(tǒng)資源，但每個(gè)線程都應(yīng)有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符和線程控制塊（TCB），線程控制塊中記錄了線程執(zhí)行的寄存器和棧等現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)。

(2)不同的線程可以執(zhí)行相同的程序，即同一個(gè)服務(wù)程序被不同的用戶調(diào)用時(shí)，操作系統(tǒng)為它們創(chuàng)建不同的線程。

（3）同一進(jìn)程中的各個(gè)線程共享該進(jìn)程所擁有的資源。

（4）線程是處理機(jī)的獨(dú)立調(diào)度單位，多個(gè)線程可以并發(fā)執(zhí)行的。在單CPU的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各線程可交替地占用CPU；在多CPU的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各線程可同時(shí)占用不同的CPU，若各個(gè)CPU同時(shí)為一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的各線程服務(wù)，則可以縮短進(jìn)程的處理時(shí)間。

（5）一個(gè)線程被創(chuàng)建后便開始了它的生命周期，直至終止，線程在生命周期內(nèi)會(huì)進(jìn)行阻塞態(tài)、就緒態(tài)和運(yùn)行態(tài)等各種狀態(tài)變化。9．線程的狀態(tài)

(1)狀態(tài)參數(shù)。用線程標(biāo)識(shí)符和一組狀態(tài)參數(shù)描述。①寄存器狀態(tài)，PC;②堆棧，局部變量和返回地址；③線程運(yùn)行狀態(tài)，何種運(yùn)行狀態(tài)；④優(yōu)先級(jí)，執(zhí)行的優(yōu)先程度；⑤線程專有存儲(chǔ)器，保存線程自己的局部變量拷貝；⑥信號(hào)屏蔽，即對(duì)某些信號(hào)加以屏蔽。

(2)線程運(yùn)行狀態(tài)。三種基本狀態(tài):①執(zhí)行狀態(tài)；②就緒狀態(tài)狀態(tài)；③阻塞狀態(tài)，10．線程的創(chuàng)建和終止

多線程OS，啟動(dòng)應(yīng)用程序，僅有一個(gè)線程執(zhí)行（“初始化線程”），之后可創(chuàng)建若干個(gè)線程。

創(chuàng)建：線程創(chuàng)建函數(shù)(或系統(tǒng)調(diào)用)；相應(yīng)的參數(shù)。

生命期：有一定；

終止：

１）自愿退出：完成了自己的工作；

２）異常終止：運(yùn)行中出現(xiàn)錯(cuò)誤、被其它線程強(qiáng)行終止；線程中止后并不立即釋放它占有的資源，只有當(dāng)進(jìn)程中的其它線程執(zhí)行了分離函數(shù)后，被終止的線程才與資源分離。已被終止但尚未釋放資源的線程，仍可以被需要它的線程所調(diào)用，恢復(fù)重新運(yùn)行，通過“等待線程終止”的連接命令。例題：1．在支持多線程的系統(tǒng)中，進(jìn)程P創(chuàng)建的若干個(gè)線程不能共享的是(

)。

A．進(jìn)程P的代碼段

B．進(jìn)程P中打開的文件

C．進(jìn)程P的全局變量

D．進(jìn)程P中某線程的棧指針下列關(guān)于進(jìn)程和線程的敘述中，正確的是（）。不管系統(tǒng)是否支持線程，進(jìn)程都是資源分配的基本單位線程是資源分配的基本單位，進(jìn)程是調(diào)度的基本單位系統(tǒng)級(jí)線程和用戶級(jí)線程的切換都需要內(nèi)核的支持同一進(jìn)程中的各個(gè)線程擁有各自不同的地址空間下面的敘述中，正確的是（）。引入線程后，處理器只能在線程間切換。引入線程后，處理器仍在進(jìn)程間切換。線程的切換，不會(huì)引起進(jìn)程的切換。線程的切換，可能引起進(jìn)程的切換。二、線程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制

用戶級(jí)線程內(nèi)核支持線程兩者結(jié)合方法1．內(nèi)核支持線程（KST）

通常的進(jìn)程（系統(tǒng)、用戶）:創(chuàng)建、撤消，I/O操作，切換，利用系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)入內(nèi)核，在內(nèi)核的支持下實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)程需要OS內(nèi)核的支持，與內(nèi)核緊密相關(guān)的。

內(nèi)核支持線程KST(KernelSupportedThreads)，也是在內(nèi)核的支持下運(yùn)行的，創(chuàng)建、撤消和切換等也是依靠?jī)?nèi)核，在內(nèi)核空間實(shí)現(xiàn)的。內(nèi)核空間為每一個(gè)內(nèi)核支持線程設(shè)置了一個(gè)線程控制塊，內(nèi)核是根據(jù)該控制塊而感知某線程的存在，并對(duì)其加以控制。內(nèi)核支持線程的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):

對(duì)多處理器，核心可以同時(shí)調(diào)度同一進(jìn)程的多個(gè)線程。

阻塞是在線程一級(jí)完成。

核心例程是多線程的。

缺點(diǎn)：

在同一進(jìn)程內(nèi)的線程切換調(diào)用內(nèi)核，導(dǎo)致速度下降。（用戶的線程）

2．用戶級(jí)線程（ULT）僅存在于用戶空間中。

由應(yīng)用程序完成所有線程的管理；創(chuàng)建、撤消、同步與通信。通過線程庫(kù)(用戶空間)；一組管理線程的過程；核心不知道線程的存在。線程切換不需要核心態(tài)特權(quán)。調(diào)度是應(yīng)用特定的。

調(diào)度仍是以進(jìn)程為單位進(jìn)行的。

用戶級(jí)線程的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：線程切換不調(diào)用核心，切換速度快。調(diào)度是應(yīng)用程序特定的：可以選擇最好的算法。ULT可運(yùn)行在任何操作系統(tǒng)上（只需要線程庫(kù)；作用于用戶態(tài)）。缺點(diǎn)：大多數(shù)系統(tǒng)調(diào)用是阻塞的，因此核心阻塞進(jìn)程，故進(jìn)程中所有線程將被阻塞。核心只將處理器分配給進(jìn)程，同一進(jìn)程中的兩個(gè)線程不能同時(shí)運(yùn)行于兩個(gè)處理器上。（多用戶應(yīng)用程序不能利用多處理機(jī)技術(shù)）

3.ULT和KST結(jié)合方法線程創(chuàng)建在用戶空間完成。大量線程調(diào)度和同步在用戶空間完成。程序員可以調(diào)整KST的數(shù)量。例子：Solaris三、線程的實(shí)現(xiàn)—何種形式的線程都要直接或間接使用內(nèi)核1．內(nèi)核支持線程的實(shí)現(xiàn)任務(wù)數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)程創(chuàng)建PTDATCB#1

線程ID、優(yōu)先級(jí)、線程運(yùn)行的CPU狀態(tài)等；存在于內(nèi)核空間；線程進(jìn)程創(chuàng)建分配內(nèi)核支持線程的創(chuàng)建、撤消均與進(jìn)程的相類似；內(nèi)核支持線程的調(diào)度和切換與進(jìn)程的調(diào)度和切換十分相似；2．用戶級(jí)線程的實(shí)現(xiàn)用戶級(jí)線程是在用戶空間實(shí)現(xiàn)的。所有的用戶級(jí)線程都具有相同的結(jié)構(gòu)，它們都運(yùn)行在一個(gè)中間系統(tǒng)的上面。

實(shí)現(xiàn)的中間系統(tǒng)：運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)；內(nèi)核控制線程。

線程線程線程用戶空間內(nèi)核中間系統(tǒng)1)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)(RuntimeSystem)

所謂“運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)”，實(shí)質(zhì)上是用于管理和控制線程的函數(shù)(過程)的集合。用這些函數(shù)使用戶級(jí)線程與內(nèi)核無關(guān)。

包括：創(chuàng)建、撤消、線程同步和通信、調(diào)度函數(shù)等。函數(shù)駐留在用戶空間，用戶級(jí)線程與內(nèi)核之間的接口。線程線程線程用戶空間內(nèi)核中間系統(tǒng)函數(shù)

線程的切換無需進(jìn)入內(nèi)核，切換操作簡(jiǎn)單，切換速度非常快。

2)內(nèi)核控制線程--輕型進(jìn)程LWP(LightWeightProcess)

LWP的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：標(biāo)識(shí)符、優(yōu)先級(jí)、狀態(tài)，棧、局部存儲(chǔ)區(qū)等。

LWP可通過系統(tǒng)調(diào)用來獲得內(nèi)核提供的服務(wù)。當(dāng)一個(gè)用戶級(jí)線程運(yùn)行時(shí)，只要將它連接到一個(gè)LWP上，此時(shí)它便具有了內(nèi)核支持線程的所有屬性。圖2-16利用輕型進(jìn)程作為中間系統(tǒng)

只看見LWP線程小結(jié)：

1、線程基本概念

（線程是進(jìn)程內(nèi)一個(gè)可調(diào)度的實(shí)體。）

1）線程引入原因?yàn)榱撕?jiǎn)化進(jìn)程間的通信，以小的開銷來提高進(jìn)程內(nèi)的并發(fā)程度。

2）支持線程的OS中，線程是調(diào)度的單位；進(jìn)程是資源分配的單位。

3）線程與進(jìn)程的比較、線程的好處。

2、線程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制

1）內(nèi)核支持線程：存于內(nèi)核、創(chuàng)、撤、轉(zhuǎn)換OS控制；調(diào)度以線程為單位；阻塞是在線程一級(jí)；實(shí)現(xiàn)方式：創(chuàng)建時(shí)分配TCB；

2）用戶級(jí)線程：存于用戶態(tài)；應(yīng)用程序負(fù)責(zé)創(chuàng)、撤、切換；切換速度快；調(diào)度以進(jìn)程為單位；阻塞是進(jìn)程一級(jí)。實(shí)現(xiàn)方式：中間系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)：一組函數(shù)和過程；內(nèi)核控制線程（LWP）：輕型進(jìn)程通過系統(tǒng)調(diào)用獲得內(nèi)核服務(wù)。

進(jìn)程通信小結(jié)：

進(jìn)程通信是指進(jìn)程之間的信息交換。根據(jù)所交換的信息量的多少分為