linux 进程 线程 总结

进程就是处于执行期的程序（目标代码存放在某种存储介质上，如内存）。
进程不只局限于可执行代码，还包括其他资源：打开的文件，挂起的信号，内核数据结构，内存地址空间以及至少一个执行线程。

进程是出于执行期的程序和相关资源的总称

执行线程，简称线程，是进程中活动的对象。每个线程都拥有一个独立的程序计数器（即PC），栈和一组寄存器。

内核调度的对象是线程而不是进程

可以说内核是进程——资源分配的最小单位，线程——程序执行的最小单位

进程有独立的地址空间，线程没有单独的地址空间（同一进程内的线程共享进程的地址空间，如果一个进程只有一个线程的话，那么就相当这个线程独自占有内存地址空间了）

现代操作系统中，进程提供两种虚拟机之：虚拟处理器和虚拟内存：虚拟处理器让进程觉得自己独享处理器，虚拟内存让进程觉得自己独享整个内存资源。线程之间可以共享虚拟内存（地址空间），但是每个都拥有自己的虚拟处理器。

内核线程：Linux把所有的线程都当成进程来实现，没有特别的调度算法或者特殊的数据结构来表示线程。线程被视为一个与其他进程共享某些资源的进程，如地址空间。
内核线程和普通进程的区别在于内核线程没有独立的地址空间（实际是指向地址空间的mm指针被设置为NULL）,它只在内核空间中运行，从来不切换到用户空间中。创建内核线程是kthreadd内核进程而创建的。

多线程的好处：

1.使用多线程的理由之一是和进程相比，它是一种非常"节俭"的多任务操作方式。我们知道，在Linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种"昂贵"的多任务工作方式，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间。而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。。

2.对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。


进程间通信：

现在linux使用的进程间通信方式：
（1）管道（pipe）和有名管道（FIFO）
管道是一种?半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系(父子进程)的进程间使用。
有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信
（2）信号（signal）
用于通知接收进程某个事件已经发生。
（3）信号量信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
（4）消息队列
消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
（5）共享内存
共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
（6）套接字（socket)
套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同主机间的进程通信。

线程间通信:主要是共享数据空间,要注意到是防止数据的并发访问


锁机制：包括互斥锁、条件变量、读写锁
   互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。
   使用条件变量可以以原子的方式阻塞进程，直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
   读写锁允许多个线程同时读共享数据，而对写操作是互斥的。
*  信号量机制(Semaphore)：包括无名线程信号量和命名线程信号量
*  信号机制(Signal)：类似进程间的信号处理

防止若不能处理好数据的并发，就会造成各执行线程之间相互覆盖数据，从而产生BUG，是系统不稳定。

执行线程指正在运行执行的代码：如，一个在内核执行的进程，一个中断处理程序或一个线程。



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     初识内核线程

内核线程（thread）或叫守护进程(daemon)，在操作系统中占据相当大的比例，当Linux操作系统启动以后，尤其是X window也启动以后，你可以用”ps -ef”命令查看系统中的进程，这时会发现很多以”d”结尾的进程名，确切说名称显示里面加 "[]"的，这些进程就是内核线程。

3.1     内核线程

?      events 处理内核事件 很多软硬件事件(比如断电，文件变更)被转换为events，并分发给对相应事件感兴趣的线程进行响应

?      ksoftirqd 处理软中断 硬件中断处理往往需要关中断，而这个时间不能太长，否则会丢失新的中断。所以中断处理的很大一部分工作移出，转给任劳任怨的ksoftirqd在中断之外进行处理。比如一个网络包，从网卡里面取出这个过程可能需要关中断，但是TCP/IP协议处理就不必关中断了

?      kblockd 管理磁盘块读写

?      kjournald Ext3文件系统的日志管理 通常每个 _已mount_ 的 Ext3分区会有一个 kjournald看管，各分区的日志是独立

?      pdflush dirty内存页面的回写 太多dirty的页面意味着风险，比如故障时候的内容丢失，以及对突发的大量物理内存请求的响应(大量回写会导致糟糕的响应时间)

?      kswapd 内存回收 确保系统空闲物理内存的数量在一个合适的范围

?      aio 代替用户进程管理io 用以支持用户态的AIO

3.2     用户进程

?      crond 执行定时任务

?      init 为内核创建的第一个线程。引导用户空间服务，管理孤儿线程，以及运行级别的转换

?      mingetty 等待用户从tty登录

?      bash shell进程，一个命令行形式的系统接口；接受用户的命令，并进行解释、执

?      sshd ssh登录、文件传输、命令执行 等操作的服务进程

?      klogd 从内核信息缓冲区获取打印信息。内核在发现异常的时候，往往会输出一些消息给用户，这个对于故障处理很有用

?      syslogd 系统日志进程

?      udevd 支持用户态设备操作 (userspace device)

内核线程也可以叫内核任务，例如，磁盘高速缓存的刷新，网络连接的维护，页面的换入换出等等。在Linux中，内核线程与普通进程有一些本质的区别，从以下几个方面可以看出二者之间的差异：

?      内核线程能够访问内核中数据，调用内核函数，而普通进程只有通过系统调用才能执行内核中的函数；

?      内核线程只运行在内核态，而普通进程既可以运行在用户态，也可以运行在内核态；

?      因为内核线程指只运行在内核态，因此，它只能使用大于PAGE_OFFSET（3G）的地址空间。另一方面，不管在用户态还是内核态，普通进程可以使用4GB的地址空间。