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娥倚柯
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1 操作系统 Operation System 四进程管理 : 进程与线程孙海龙 2017 年 3 月 28 日内容提要进程概念的引入进程状态与控制线程概念的引入线程的实现方式小结 2 1

2 从一个例子说起在 X 年 X 月 X 日,X 人, 家中 : 电话铃响要接电话有人敲门要去开门孩子哭了要哄孩子要下雨了收衣服水龙头开着要关水怎么办? 操作系统也是如此! 3 程序的顺序执行程序的并发执行和特征 Bernstein 条件 4 2

3 两个基本概念 : 并发与并行顺序执行并发 Concurrent: 设有两个活动 a1 和 a2, 如果在某一指定的时间 t, 无论 a1 和 a2 是在同一处理机上还是在不同的处理机上执行, 只要 a1 和 a2 都处在各自的起点和终点之间的某一处, 则称 a1 和 a2 是并发执行的并行 Parallel: 如果考虑两个程序, 它们在同一时间度量下同时运行在不同的处理机上, 则称这两个程序是并行执行的 5 程序的顺序执行与特征顺序性 : 按照程序结构所指定的次序 ( 可能有分支或循环 ) 封闭性 : 独占全部资源, 计算机的状态只由于该程序的控制逻辑所决定可再现性 : 初始条件相同则结果相同作业 1 作业 2 作业 3 I 1 C 1 P 1 I 2 C 2 P 2 I 3 C 3 P 3 6 3

4 程序的并发执行程序的并发执行是指若干个程序 ( 或程序段 ) 同时在系统中运行, 这些程序 ( 或程序段 ) 的执行在时间上是重叠的所谓执行在时间上是重叠的, 是指执行一个程序 ( 或程序段 ) 的第一条指令是在执行另一个程序 ( 或程序段 ) 的最后一条指令完成之前开始 7 前趋图前趋图是一个有向无循环图, 图中的每个结点可以表示一条语句一个程序段或进程, 结点间的有向边表示语句或程序段的执行次序 A B 表示 A 和 B 的执行行顺序为 : 先 A 后 B, 可写成 :A B 8 4

5 并发执行例子例如 : 程序并发执行对每个程序而言, 其输入计算和输出这三个操作必须顺序执行 ; 三个程序间存在如下关系 : I i C i, I i I i+1, C i P i, C i C i+1, P i P i+1 I i+1 和 C i 及 P i-1 可并发 I 1 I 2 I 3 I 4 C 1 C 2 C 3 C 4 P 1 P 2 P 3 P 4 9 程序并发执行时的特征间断性 : 并发程序具有执行 --- 暂停 ---- 执行这种间断性的活动规律非封闭性 : 多个程序共享系统中的资源, 这些资源的状态将由多个程序来改变, 致使程序之间相互影响不可再现性 : 在初始条件相同的情况下, 程序的执行结果依赖于执行的次序 10 5

6 不可再现性的例子程序并发执行时可能出现与时间有关的错误例如 : 进程 A: 进程 B: a1 N := N+1; 设在两进程运行之前,N 的值为 2 则两进程运行结束后, 打印出的结果及 N 值可为 : b1 Print(N); b2 N := 0; 若顺序为 a1,b2,b2 à 打印结果为 3,N=0; 若顺序为 b1,b2,a1 à 打印结果为 2,N=1; 若顺序为 b1,a1,b2 à 打印结果为 2,N=0; 11 什么情况? 发生了竞争 : 竞争 : 多个进程在读写一个共享数据时结果依赖于它们执行的相对时间, 这种情形叫做竞争竞争条件 : 多个进程并发访问和操作同一数据且执行结果与访问的特定顺序有关, 称为竞争 ( 发生 ) 条件什么条件下两个进程不会发生竞争? 并发进程的无关性是进程与时间无关的一个充分条件, 这一条件在 1966 年首先由 Bernstein 提出, 称为 Bernstein 条件 12 6

7 并发性的确定 -Bernstein 条件定义 : R(Si):Si 的读子集, 其值在 Si 中被引用的变量的集合 W(Si):Si 的写子集, 其值在 Si 中被改变的变量的集合 Bernstein 条件 : 两个进程 S1 和 S2 可并发, 当且仅当下列条件同时成立 : R(S1) W(S2) = Φ W(S1) R(S2) = Φ W(S1) W(S2) = Φ 13 Bernstein 条件举例 S1: c := a + b; S2: d := a b; 读集 : R(S1)={a, b}, R(S2) ={a, b}; 写集 : W(S1)={c}, W(S2)={d}; Bernstein 条件 : [R(S1) W(S2) ] [R(S2) W(S1)] [W(S1) W(S2)] =[{a,b} {d}] [{a,b} {c}] [{c} {d}] =Φ 判断程序并发执行结果是否可再现的充分条件 14 7

8 顺序环境下的 CPU 利用率并发环境下的 CPU 利用率 16 8

9 进程的引入程序与计算不是一一对应的关系 : 一个程序段可能对应多个计算多道程序 + 资源的限制 : 执行 - 暂停 - 执行直接制约 : 逻辑上相互依赖间接制约 : 等待资源使用程序不能揭示多道程序分时系统引发的动态特性, 因此引入进程 (Process) MULTICS 和 IBM 的 CTSS360 中首先引入了进程的概念 17 进程的定义和特征进程是程序的一次执行 ; 进程是可以和别的计算并发执行的计算 ; 进程可定义为一个数据结构, 及能在其上进行操作的一个程序 ; 进程是一个程序及其数据, 在处理机上顺序执行时所发生的活动 ; 进程是程序在一个数据集合上运行的过程, 它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位 18 9

10 进程的特征动态性 : 进程是程序的一次执行过程动态性还表现为它因创建而产生, 因调度而执行, 因无资源而暂停, 因撤消而消亡而程序是静态实体并发性 : 多个进程实体同时存在于内存中, 能在一段时间内同时运行独立性 : 在传统 OS 中, 进程是独立运行的基本单位异步性 : 也叫制约性, 进程之间相互制约, 进程以各自独立的不可预知的速度向前推进结构特征 : 程序段, 数据段, 进程控制块 PCB 19 一个进程应该包括程序的代码 ; 程序的数据 ; PC 中的值, 用来指示下一条将运行的指令 ; 一组通用的寄存器的当前值, 堆栈 ; 一组系统资源 ( 如打开的文件 ) 20 10

11 引入进程的利弊利 : 提高效率弊 : 空间开销时间开销 21 进程与程序的区别进程是动态的, 程序是静态的 : 程序是有序代码的集合 ; 进程是程序的执行通常进程不可在计算机之间迁移 ; 而程序通常对应着文件静态和可以复制进程是暂时的, 程序的永久的 : 进程是一个状态变化的过程, 程序可长久保存进程与程序的组成不同 : 进程的组成包括程序数据和进程控制块 ( 即进程状态信息 ) 进程与程序的对应关系 : 通过多次执行, 一个程序可对应多个进程 ; 通过调用关系, 一个进程可包括多个程序 22 11

12 内容提要进程概念的引入进程状态与控制线程概念的引入线程的实现方式小结 23 有一个计算机科学家, 有一天女儿过生日, 想亲手给女儿做一个生日蛋糕所以他就找了一本有关做蛋糕的食谱, 买了一些原料, 面粉鸡蛋糖香料等, 然后边看边学边做食谱 = 程序 ; 科学家 =CPU; 原料 = 数据 ; 做蛋糕 = 进程 ; 这时小儿子哭着跑进来, 说手被蜜蜂蛰了教授只好把蛋糕先放在一边他在食谱上做了个标记, 把状态信息记录了起来然后又去找了一本医疗手册, 查到了相关的内容, 按照上面的指令一步步地执行当伤口处理完之后, 又回到厨房继续做蛋糕 CPU 从一个进程 ( 做蛋糕 ) 切换到另一个进程 ( 医疗救护 ) 24 12

13 进程的状态与控制 : 示例 25 进程控制进程控制的主要任务是创建和撤消进程, 以及实现进程的状态转换由内核来实现 26 13

14 进程的创建提交一个批处理作业用户登录由 OS 创建, 用以向一用户提供服务由已存在的一进程创建 27 进程撤消用户退出登录进程执行一中止服务请求出错及失败因素正常结束给定时限到 28 14

15 原语 : 由若干条指令所组成的指令序列, 来实现某个特定的操作功能指令序列执行是连续的, 不可分割是操作系统核心组成部分必须在管态 ( 内核态 ) 下执行, 且常驻内存与系统调用的区别 29 进程图创建原语 (fork, exec) 撤消原语 (kill) 释放资源撤消子进程重新调度进程图是一棵有向树, 结点代表进程, 一棵树表示一个家族, 根结点为该家族的祖先 (Ancestor) 30 15

16 #include <unistd.h> #include <stdio.h> int main () { pid_t fpid; //fpid 表示 fork 函数返回的值 int count=0; fpid=fork(); if (fpid < 0) printf("error in fork!"); else if (fpid == 0) { printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid()); printf(" 我是爹的儿子 /n"); count++; } else { Fork() 函数使用举例 printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid()); printf(" 我是孩子他爹 /n"); count++; } printf(" 统计结果是 : %d/n",count); return 0; 31 Fork() 函数使用举例运行结果是 : i am the child process, my process id is 5574 我是爹的儿子统计结果是 : 1 i am the parent process, my process id is 5573 我是孩子他爹统计结果是 :

17 Fork() 函数使用举例在语句 fpid=fork() 之前, 只有一个进程在执行这段代码, 但在这条语句之后, 就变成两个进程在执行了在 fork 函数执行完毕后, 如果创建新进程成功, 则出现两个进程, 一个是子进程, 一个是父进程在子进程中,fork 函数返回 0, 在父进程中,fork 返回新创建子进程的进程 ID 我们可以通过 fork 返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程 33 Fork() 函数使用举例为什么两个进程的 fpid 不同呢, 这与 fork 函数的特性有关 fork 调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次, 却能够返回两次, 它可能有三种不同的返回值 : a) 在父进程中,fork 返回新创建子进程的进程 ID; b) 在子进程中,fork 返回 0; c) 如果出现错误,fork 返回一个负值 ; fpid 的值为什么在父子进程中不同其实就相当于链表, 进程形成了链表, 父进程的 fpid 指向子进程的进程 id, 因为子进程没有子进程, 所以其 fpi d 为

18 进程状态及其演变进程的三种基本状态就绪状态 : 进程已获得除处理机外的所需资源, 等待分配处理机资源 ; 只要分配 CPU 就可执行执行状态 : 占用处理机资源 ; 处于此状态的进程的数目小于等于 CPU 的数目在没有其他进程可以执行时 ( 如所有进程都在阻塞状态 ), 通常会自动执行系统的 idle 进程 ( 相当于空操作 ) 阻塞状态 : 正在执行的进程, 由于发生某种事件而暂时无法执行, 便放弃处理机处于暂停状态 35 执行状态时间片到等待某个事件调度就绪状态事件发生阻塞状态 36 18

19 就绪 --> 运行时间一到, 调度程序选择一个进程运行运行 --> 就绪运行进程用完了时间片运行进程被中断, 因为一高优先级进程处于就绪状态时间片到执行状态调度就绪状态阻塞状态 37 运行 --> 阻塞当一进程所需的东西必须等待时 OS 尚未完成服务对一资源的访问尚不能进行初始化 I/O 且必须等待结果等待某一进程提供输入 (IPC) 阻塞 --> 就绪当所等待的事件发生时执行状态等待某个事件就绪状态事件发生阻塞状态 38 19

20 比较完整的进程状态转换模型就绪运行阻塞 39 问题 : 如果你要设计一个 OS, 怎么样来实现其中的进程机制? 包括进程的创建进程的管理进程的终止进程的状态转换等等 40 20

21 进程控制块系统为每个进程定义了一个数据结构 : 进程控制块 PCB(Process Control Block) 作用 : 进程创建撤消 ; 进程唯一标志 ; 限制系统进程数目进程控制块是进程管理和控制的最重要的数据结构, 每一个进程均有一个 PCB, 在创建进程时, 建立 PCB, 伴随进程运行的全过程, 直到进程撤消而撤消 41 进程控制块的内容进程标识符程序和数据地址现行状态现场保留区互斥和同步机制进程通信机制优先级资源清单链接字家族关系 42 21

22 进程控制块的内容进程标识符 : 每个进程都必须有一个唯一的标识符, 可以是字符串, 也可以是一个数字 Linux 系统中就是一个整型数在进程创建时由系统赋予程序和数据地址 : 把 PCB 与其程序和数据联系起来当前状态 : 为了管理的方便, 系统设计时会将相同的状态的进程组成一个队列, 如就绪进程队列, 等待进程则要根据等待的事件组成多个等待队列, 如等待打印机队列等待磁盘 I/O 完成队列等等 43 进程控制块的内容现场保护区 : 当进程因某种原因不能继续占用 CPU 时 ( 等待打印机 ), 释放 CPU, 这时就要将 CPU 的各种状态信息保护起来, 为将来再次得到处理机恢复 CPU 的各种状态, 继续运行同步与同步机制 : 用于实现进程间互斥同步和通信所需的信号量等优先级 : 进程的优先级反映进程的紧迫程序, 通常由用户指定和系统设置 Linux 系统采用用户设置和系统计算相结合的方式确定进程的优先级 44 22

23 资源清单 : 列出所拥有的除 CPU 外的资源记录, 如拥有的 I/O 设备, 打开的文件列表等链接字 : 根据进程所处的现行状态, 进程相应的 PCB 参加到不同队列中 PCB 链接字指出该进程所在队列中下一个进程 PCB 的首地址其他信息 : 如进程记账信息, 进程占用 CPU 的时间等在 linux 中每一个进程都由 task_struct 数据结构来定义,task_struct 就是我们通常所说的 PCB 45 PCB 的组织方式线性表链接方式索引方式线性表方式 : 不论进程的状态如何, 将所有的 PCB 连续地存放在内存的系统区这种方式适用于系统中进程数目不多的情况 46 23

24 PCB 的组织方式线性表索引方式链接方式索引表方式 : 该方式是线性表方式的改进, 系统按照进程的状态分别建立就绪索引表阻塞索引表等 47 链接表方式 : 系统按照进程的状态将进程的 PC B 组成队列, 从而形成就绪队列阻塞队列运行队列等 48 24

25 辨析 : 进程上下文切换 vs 陷入内核进程上下文切换 (Process Context Switch) 通常由调度器执行保存进程执行断点切换内存映射 ( 页表基址 flush TLB) 陷入 / 退出内核 ( 也称为模态切换, Mode Switch) CPU 状态改变由中断异常 Trap 指令 ( 系统调用 ) 引起需要保存执行现场 ( 寄存器堆栈等 ) 49 辨析 : 进程上下文切换 vs 陷入内核系统调用涉及到进程从用户态到内核态的切换 (mode switch), 这个时候涉及到的切换主要是寄存器上下文的切换, 和通常所说的进程上下文切换 (Process Context Switch) 不同,mode switch 的消耗相对要小很多 50 25

26 内容提要进程概念的引入进程状态与控制线程概念的引入线程的实现方式小结 51 从一个实例讲起案例编写一个 MP3 播放软件核心功能模块有三个 :(1) 从 MP3 音频文件当中读取数据 ;(2) 对数据进行解压缩 ;(3) 把解压缩后的音频数据播放出来 52 26

27 main( ){ while(true){ Read( ); Decompress( ); Play( ); } } Read( ) { } Decompress( ) { } Play( ) { } 问题 : 播放出来的声音能否连贯? 各个函数之间不是并发执行, 影响资源的使用效率 ; 53 多进程方案进程拥有各自的空间 54 27

28 这样做有什么问题吗? 55 线程 (thread) 进程的不足 : 进程只能在一个时间干一件事, 如果想同时干两件事或多件事, 进程就无能为力了进程在执行的过程中如果阻塞, 例如等待输入, 整个进程就会挂起, 即使进程中有些工作不依赖于输入的数据, 也将无法执行需要提出一种新的实体, 满足以下特性 : 实体之间可以并发地执行 ; 实体之间共享相同的地址空间 ; 56 28

29 进程与线程进程包含了两个概念 : 资源拥有者和可执行单元现代操作系统将资源拥有者称为进程 (process, task) 可执行单元称为线程 (Thread) 线程 : 将资源与计算分离, 提高并发效率 57 多进程 v.s. 多线程 58 29

30 引入线程的目的减小进程切换的开销提高进程内的并发程度共享资源 59 进程 : 创建进程撤消进程进程切换线程 : 进程中的一个实体是一个 CPU 调度和分派的单位基本上不拥有资源, 只有必不可少的少量资源可以与其他同进程的线程共享进程拥有的所有资源 60 30

31 引入进程好处多个程序可以并发执行, 改善资源使用率, 提高系统效率引入线程好处减少并发程序执行时所付出的时空开销, 使得并发粒度更细并发性更好 61 进程拥有虚空间进程映像处理机保护文件 I/O 空间线程额外的资源 : 运行状态保存上下文 ( 程序计数器 ) 执行栈资源共享机制 62 31

32 每个线程有自己的栈 63 为什么一定要线程? 字处理软件同时处理字符输入拼写检查 ( 分词检查 ) 按排版格式显示定时存盘打印等任务 64 32

33 Web Server 65 MS DOS 是单进程单线程系统 ; UNIX 是多进程系统, 但每个进程一个线程 ; JAVA 是单进程多线程系统 ; NT OS/2 SOLARIS MACH 是多进程和多线程系统, 每个进程有多个线程 66 33

34 小结 : 引入线程的好处线程比进程轻量 : 容易创建撤销有些应用要求并行实体共享同一个地址空间和所有可用数据的能力创建一个线程比一个进程快倍对于存在大量计算和大量 I/O 处理的应用, 大幅度提高性能在多 CPU/ 多核 CPU 系统中更有优势 67 小结 : 线程 v.s. 进程一个进程可以拥有多个线程, 而一个线程同时只能被一个进程所拥有进程是资源分配的基本单位, 线程是处理机调度的基本单位, 所有的线程共享其所属进程的所有资源与代码线程执行过程之中很容易进行协作同步, 而进程需要通过消息通信进行同步线程的划分尺度更小, 并发性更高线程共享进程的数据的同时, 有自己私有的的堆栈线程不能单独执行, 但是每一个线程都有程序的入口执行序列以及程序出口它必须组成进程才能被执行 68 34

35 内容提要进程概念的引入进程状态与控制线程概念的引入线程的实现方式小结 69 线程的实现方式用户级线程 :User level threads(ult) 内核级线程 :Kernel level threads (KLT) 混合实现方式 70 35

36 用户级线程线程在用户空间, 通过 library 模拟的 thread, 不需要或仅需要极少的 kernel 支持上下文切换比较快, 因为不用更改 page table 等, 使用起来较为轻便快速. 提供操控视窗系统的较好的解决方案. 71 用户级的线程库的主要功能 : 创建和销毁线程线程之间传递消息和数据调度线程执行保存和恢复线程上下文典型的例子 POSIX Pthreads Mach C-threads Java Threads 72 36

POSIX Pthreads 用于线程创建和同步的 POSIX 标准 API (IEEE 1003.1c). 可在用户级或者内核级实现.

37 POSIX Pthreads 用于线程创建和同步的 POSIX 标准 API (IEEE c). 可在用户级或者内核级实现. API 规定了线程库的行为, 但不限定实现方法类 Unix 操作系统中很常见 : Solaris, Linux, Mac OS X. 73 典型的 Pthreads API 74 37

38 用户级线程的优缺点优点线程切换与内核无关线程的调度由应用决定, 容易进行优化可运行在任何操作系统上, 只需要线程库的支持不足很多系统调用会引起阻塞, 内核会因此而阻塞所有相关的线程内核只能将处理器分配给进程, 即使有多个处理器, 也无法实现一个进程中的多个线程的并行执行 75 内核级线程内核级线程就是 kernel 有好几个分身, 一个分身可以处理一件事. 这用来处理非同步事件很有用, kernel 可以对每个非同步事件产生一个分身来处理. 支持内核线程的操作系统内核称作多线程内核

39 典型实现 Windows 2000/XP OS/2 Linux Solaris Tru64 UNIX Mac OS X 77 内核级线程的优缺点优点内核可以在多个处理器上调度一个进程的多个线程实现同步并行执行阻塞发生在线程级别内核中的一些处理可以通过多线程实现缺点一个进程中的线程切换需要内核参与, 线程的切换涉及到两个模式的切换 ( 进程 - 进程线程 - 线程 ) 降低效率 78 39

40 线程操作的延迟 -μs 参考 : Anderson, T. et al, Scheduler Activations: Effective Kernel Support for the User-Level Management of Parallelism, ACM TOCS, February 用户级线程和内核级线程的比较内核支持线程是 OS 内核可感知的, 而用户级线程是 OS 内核不可感知的用户级线程的创建撤消和调度不需要 OS 内核的支持, 是在语言或用户库这一级处理的 ; 而内核支持线程的创建撤消和调度都需 OS 内核提供支持, 而且与进程的创建撤消和调度大体是相同的用户级线程执行系统调用指令时将导致其所属进程被中断, 而内核支持线程执行系统调用指令时, 只导致该线程被中断 80 40

41 用户级线程和内核级线程的总结在只有用户级线程的系统内,CPU 调度还是以进程为单位, 处于运行状态的进程中的多个线程, 由用户程序控制线程的轮换运行 ; 在有内核支持线程的系统内,CPU 调度则以线程为单位, 由 OS 的线程调度程序负责线程的调度用户级线程的程序实体是运行在用户态下的程序, 而内核支持线程的程序实体则是可以运行在任何状态下的程序 81 混合的线程实现方式线程在用户空间创建和管理需要实现从用户空间的线程到内核空间线程 ( 轻量级进程 ) 的映射 82 41

42 三种线程实现方式的对比 83 线程模型有些系统同时支持用户线程和内核线程由此产生了不同的多线程模型, 即实现用户级线程和内核级线程的连接方式 Many-to-One One-to-One Many-to-Many 84 42

43 Many-to-One Model 将多个用户级线程映射到一个内核级线程, 线程管理在用户空间完成此模式中, 用户级线程对操作系统不可见 ( 即透明 ) 优点 : 线程管理是在用户空间进行的, 因而效率比较高缺点 : 当一个线程在使用内核服务时被阻塞, 那么整个进程都会被阻塞 ; 多个线程不能并行地运行在多处理机上 85 One-to-one Model 将每个用户级线程映射到一个内核级线程优点 : 当一个线程被阻塞后, 允许另一个线程继续执行, 所以并发能力较强缺点 : 每创建一个用户级线程都需要创建一个内核级线程与其对应, 这样创建线程的开销比较大, 会影响到应用程序的性能 86 43

44 Many-to-Many Model 将 n 个用户级线程映射到 m 个内核级线程上, 要求 m <= n 特点 : 在多对一模型和一对一模型中取了个折中, 克服了多对一模型的并发度不高的缺点, 又克服了一对一模型的一个用户进程占用太多内核级线程, 开销太大的缺点又拥有多对一模型和一对一模型各自的优点, 可谓集两者之所长 Operating System Concepts 87 线程编程问题全局变量 88 44

45 线程局部变量 89 Solaris 2 Threads Operating System Concepts 90 45

46 Windows XP 线程实现 one-to-one 模型每个线程包括的内容线程 id 若干寄存器用户和内核线程的堆栈私有的数据区线程的主要数据结构包括 ETHREAD (executive thread block) KTHREAD (kernel thread block) TEB (thread environment block) 线程的上下文 91 Windows XP Threads 92 46

47 Linux 并不确切区分进程与线程, 而将线程定义为执行上下文, 它实际只是同一个进程的另外一个执行上下文而已对于调度, 仍然可以使用进程的调度程序 Linu x 的内核进程, 使用 kernel_thread 创建, 一般被称作线程 93 有两个系统调用可用以建立新的进程 :for k 与 clone fork 一般用以创建普通进程, 而 clone 可用以创建线程,kernel_thread 便是通过 sys_clone 来创建新的内核进程 fork 与 clone 都调用 do_fork 函数执行创建进程的操作 fork 并不指定克隆标志, 而 clone 可由用户指定克隆标志克隆标志有 CLONE_VM CLONE_FS CLONE_FILES CLONE_SIGHAND 与 CLONE_PID 等, 这些克隆标志分别对应相应的进程共享机制而 fork 创建普通进程则使用 SIGCHLD 标志 94 47

48 CLONE_VM 父子进程共享同一个 mm_struct 结构, 这个克隆标志用以创建一个线程由于两个进程都使用同一个 mm_struct 结构, 于是这两个进程的指令数据都共享, 也就是将线程视为同一个进程的不同执行上下文 CLONE_FS: 父子进程共享同一个文件系统 CLONE_FILES: 父子进程共享打开的文件 CLONE_SIGHAND 父子进程共享信号处理句柄 CLONE_PID 父子进程共享 pid 95 思考题问题什么情况下不适合用多线程? 96 48

49 小结并发与并行的区别引入进程的目的进程与程序的区别进程的状态与控制引入线程的目的线程与进程的区别线程的实现方法

50 Var N :integer; begin N:=0; parbegin program A : begin repeat parend end program B : begin repeat N:=N+1; until false end print(n); N:=N+1; until false end N=1 N=0 99 有一个计算机科学家, 有一天女儿过生日, 想亲手给女儿做一个生日蛋糕所以他就找了一本有关做蛋糕的食谱, 买了一些原料, 面粉鸡蛋糖香料等, 然后边看边学边做食谱 = 程序 ; 科学家 =CPU; 原料 = 数据 ; 做蛋糕 = 进程 ; 这时小儿子哭着跑进来, 说手被蜜蜂蛰了教授只好把蛋糕先放在一边他在食谱上做了个标记, 把状态信息记录了起来然后又去找了一本医疗手册, 查到了相关的内容, 按照上面的指令一步步地执行当伤口处理完之后, 又回到厨房继续做蛋糕 CPU 从一个进程 ( 做蛋糕 ) 切换到另一个进程 ( 医疗救护 )

51 #include <sys/types.h> int glob = 6; /* external variable in initialized data */ int main(void) { int var; /* automatic variable on the stack */ pid_t pid; var = 88; printf("before fork\n"); /* we don't flush stdout */ if ( (pid = fork()) < 0) err_sys("fork error"); else if (pid == 0) { /* child */ glob++; /* modify variables */ var++; } else sleep(2); /* parent */ } printf("pid = %d, glob = %d, var = %d\n", getpid(), glob, var); exit(0); 101 进程与线程的关系 1:1(UNIX 系统 ) 1:M(NT OS/2 SALORIS MACH) M:M(TRIX) M:

提纲 1 2 OS Examples for 3

第 4 章 Threads2( 线程 2) 中国科学技术大学计算机学院 October 28, 2009 提纲 1 2 OS Examples for 3 Outline 1 2 OS Examples for 3 Windows XP Threads I An Windows XP application runs as a seperate process, and each process may