内存中的线程_线程在内存中-程序员宅基地

技术标签: Python学习笔记  

一、内存中的线程

177-内存中的线程-03.png

多个线程共享同一个进程的地址空间中的资源,是对一台计算机上多个进程的模拟,有时也称线程为轻量级的进程。

而对一台计算机上多个进程,则共享物理内存、磁盘、打印机等其他物理资源。多线程的运行也多进程的运行类似,是CPU在多个线程之间的快速切换。

不同的进程之间是充满敌意的,彼此是抢占、竞争CPU的关系,如果迅雷会和QQ抢资源。而同一个进程是由一个程序员的程序创建,所以同一进程内的线程是合作关系,一个线程可以访问另外一个线程的内存地址,大家都是共享的,一个线程干死了另外一个线程的内存,那纯属程序员脑子有问题。

类似于进程,每个线程也有自己的堆栈,不同于进程,线程库无法利用时钟中断强制线程让出CPU,可以调用thread_yield运行线程自动放弃CPU,让另外一个线程运行。

线程通常是有益的,但是带来了不小程序设计难度,线程的问题是:

  1. 父进程有多个线程,那么开启的子线程是否需要同样多的线程。
  2. 在同一个进程中,如果一个线程关闭了文件,而另外一个线程正准备往该文件内写内容呢?

因此,在多线程的代码中,需要更多的心思来设计程序的逻辑、保护程序的数据。

二、用户级线程和内核级线程(了解)

线程的实现可以分为两类:用户级线程(User-Level Thread)和内核线线程(Kernel-Level Thread),后者又称为内核支持的线程或轻量级进程。在多线程操作系统中,各个系统的实现方式并不相同,在有的系统中实现了用户级线程,有的系统中实现了内核级线程。

2.1 用户级线程

内核的切换由用户态程序自己控制内核切换,不需要内核干涉,少了进出内核态的消耗,但不能很好的利用多核CPU。

177-内存中的线程-04.png

在用户空间模拟操作系统对进程的调度,来调用一个进程中的线程,每个进程中都会有一个运行时系统,用来调度线程。此时当该进程获取CPU时,进程内再调度出一个线程去执行,同一时刻只有一个线程执行。

2.2 内核级线程

内核级线程:切换由内核控制,当线程进行切换的时候,由用户态转化为内核态。切换完毕要从内核态返回用户态;可以很好的利用smp,即利用多核CPU。windows线程就是这样的。

177-内存中的线程-02.png

2.3 用户级与内核级线程的对比

2.3.1 用户级线程和内核级线程的区别

  1. 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。
  2. 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(如Java)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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。

2.3.2 内核线程的优缺点

优点:当有多个处理机时,一个进程的多个线程可以同时执行。

缺点:由内核进行调度。

2.3.3 用户级线程的优缺点

  • 优点:
    • 线程的调度不需要内核直接参与,控制简单。
    • 可以在不支持线程的操作系统中实现。
    • 创建和销毁线程、线程切换代价等线程管理的代价比内核线程少得多。
    • 允许每个进程定制自己的调度算法,线程管理比较灵活。
    • 线程能够利用的表空间和堆栈空间比内核级线程多。
    • 同一进程中只能同时有一个线程在运行,如果有一个线程使用了系统调用而阻塞,那么整个进程* 都会被挂起。另外,页面失效也会产生同样的问题。
  • 缺点:
    • 资源调度按照进程进行,多个处理机下,同一个进程中的线程只能在同一个处理机下分时复用

2.4 混合实现

用户级与内核级的多路复用,内核同一调度内核线程,每个内核线程对应n个用户线程。

177-内存中的线程-01.png

2.4.1 linux操作系统的 NPTL

历史:在内核2.6以前的调度实体都是进程,内核并没有真正支持线程。它是能过一个系统调用clone()来实现的,这个调用创建了一份调用进程的拷贝,跟fork()不同的是,这份进程拷贝完全共享了调用进程的地址空间。LinuxThread就是通过这个系统调用来提供线程在内核级的支持的(许多以前的线程实现都完全是在用户态,内核根本不知道线程的存在)。非常不幸的是,这种方法有相当多的地方没有遵循POSIX标准,特别是在信号处理,调度,进程间通信原语等方面。

很显然,为了改进LinuxThread必须得到内核的支持,并且需要重写线程库。为了实现这个需求,开始有两个相互竞争的项目:IBM启动的NGTP(Next Generation POSIX Threads)项目,以及Redhat公司的NPTL。在2003年的年中,IBM放弃了NGTP,也就是大约那时,Redhat发布了最初的NPTL。

NPTL最开始在redhat linux 9里发布,现在从RHEL3起内核2.6起都支持NPTL,并且完全成了GNU C库的一部分。

设计:NPTL使用了跟LinuxThread相同的办法,在内核里面线程仍然被当作是一个进程,并且仍然使用了clone()系统调用(在NPTL库里调用)。但是,NPTL需要内核级的特殊支持来实现,比如需要挂起然后再唤醒线程的线程同步原语futex.

NPTL也是一个1*1的线程库,就是说,当你使用pthread_create()调用创建一个线程后,在内核里就相应创建了一个调度实体,在linux里就是一个新进程,这个方法最大可能的简化了线程的实现。

除NPTL的11模型外还有一个mn模型,通常这种模型的用户线程数会比内核的调度实体多。在这种实现里,线程库本身必须去处理可能存在的调度,这样在线程库内部的上下文切换通常都会相当的快,因为它避免了系统调用转到内核态。然而这种模型增加了线程实现的复杂性,并可能出现诸如优先级反转的问题,此外,用户态的调度如何跟内核态的调度进行协调也是很难让人满意。

版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接:https://blog.csdn.net/weixin_44621343/article/details/113870413

智能推荐

1.6 漏洞利用_wts/1.6-程序员宅基地

文章浏览阅读1.3k次。1 Metasploitable基于Ubuntu Linux操作系统,系统是虚拟机文件。_wts/1.6

禁用Javascript不显示页面【防御浏览器关闭JS】_we're sorry but <%= htmlwebpackplugin.options.titl-程序员宅基地

文章浏览阅读2.6k次。问题描述作为前端技术人员,通常情况,我们会通过禁用Javascript去复制文本,现在我们攻防互换一下,我们如果要预防这种情况呢?解决办法因为现在我们的项目是Vue框架,这里就用Vue直接做示例了我们可以..._we're sorry but doesn't work properly

HTML基础_html最多容纳怎么写-程序员宅基地

文章浏览阅读1.6k次。前言勤做笔记不仅可以让自己学的扎实,更重要的是可以让自己少走弯路,才不会今天学了明天就忘。有人说:“再次翻开笔记是什么感觉”,我的回答是:“初恋般的感觉”。或许笔记不一定十全十美,但肯定会让你有种初恋般的怦然心动。????????本章着重复习HTML的基础内容,学HTML究竟要学些什么呢?主要是学习各种标签,来搭建网页的“结构”。本篇文章主要由五个章节构成,从WEB标准到初识HTML,HTML常用标签,最后表格列表和表单。????????开始充电之旅啦~~~一、认识WEB「网页」 主要_html最多容纳怎么写

LeetCode232.用栈实现队列(Java实现)_java 用栈实现队列-程序员宅基地

文章浏览阅读266次。链接:https://leetcode-cn.com/problems/implement-queue-using-stacks/class MyQueue { private Stack<Integer> stackA; private Stack<Integer> stackB; /** Initialize your data structure..._java 用栈实现队列

面向视频编解码后处理的深度学习方法进展_神经网络 后处理视频 字节-程序员宅基地

文章浏览阅读1.8k次,点赞3次,收藏5次。1 背景介绍视频以及图像的有损压缩算法会造成较为严重的失真以及效应,比如,基于块的编码策略将会引起块效应;高频分量的缺失会造成压缩后的图像会更加模糊,还有振铃效应,颜色偏移等等。特别是在编码是在较差的编码配置下(低比特率)尤为明显。这些效应会严重降低用户体验,所以如何去除这些效应或者削弱这些效应的影响也就成为一个重要的问题。在新一代视频编码标准HEVC(High Efficiency Video Coding)中,采用两种环路滤波的方案来削弱这些效应:去块滤波器以及SAO(样点自适应补偿)。从名字上_神经网络 后处理视频 字节

php购物车程序,PHP购物车程序设计-程序员宅基地

文章浏览阅读244次。简明现代魔法 -> PHP服务器脚本 -> PHP购物车程序设计PHP购物车程序设计2010-06-06在这个程序中,创建了两个类,一个是通用的Product类,它封装了一个产品和产品的属性,另一个是购物车的Cart类。Product类(Product.php)商品类有三个属性,分别是编号、描述和价格。class Product{protected $_partNumber, $_de..._思考:购物车如何存放物品的设计 对于购物车程序 1. 你会使用数组还是集合框架

随便推点

实测有效 MySql5.5.60导入MySql8.0.31数据库_mysql5数据使用native导入到mysql8中-程序员宅基地

文章浏览阅读469次。1,可用Navicat把MySql8.0.31的数据数据库 转储为SQL文件 保存‘数据和结构’;2,使用notepad++打开MySql8.0.31的sql文件,将文件中的所有。utf8mb4_0900_ai_ci替换为utf8_general_ci。保存后在MySql5.5.60数据库运行sql文件即可。utf8mb4替换为utf8。_mysql5数据使用native导入到mysql8中

SparkSql 以jdbc为数据源_scala sparksql jdbc-程序员宅基地

文章浏览阅读1.8k次。https://blog.csdn.net/someby/article/details/83892120 1.SparkSQL操作关系数据库意义 2.SparkSQL操作关系数据库一、通过SparkSQL操作关系数据库意义 1.SparkSQL可以通过jdbc从传统关系型数据库中读..._scala sparksql jdbc

C# Devexpress Mapcontrol地图离线加载本地切片地图数据_vb.net devexpress mapcontrol控件入门-程序员宅基地

文章浏览阅读4.6k次,点赞6次,收藏23次。C# Devexpress Mapcontrol 地图离线加载本地切片地图数据C #Devexpress的Mapcontrol是一个强大的地图控件,可以连接Bing等网络地图,也可以连接搭建的WMS服务器地图,并且可以在地图上进行各种图形的绘制,但是我们会遇到某些客户环境是没有网络的,但是需要有离线的地图展示,因此可以参照本文方法进行离线地图加载。未经作者许可,禁止转载!1、首先我们需要下载..._vb.net devexpress mapcontrol控件入门

matlab语音去除白噪声_语音分类系列笔记 噪声特征及分类-程序员宅基地

文章浏览阅读1.9k次。噪声特征及分类噪声是指一切干扰正常信号特征的信号,即信号中不需要的特征;根据噪声对语音频谱干扰方式1的不同,可以将噪声分为加性噪声和乘性噪声;加性噪声加性噪声是指当噪声对语音的干扰表现为两者信号在时域进行相加;而显然噪声和语音在频域中也为相加关系实际环境中背景噪声可以看成加性噪声,如风扇的声音、汽车引擎声、周围人说话声等;加性噪声是对背景噪声一种比较贴切的表述;麦克风等声音采集设备在正常..._matlab滤除白噪声

Freemarker中将字符串转换为数字number_freemarker字符串转数字并运算-程序员宅基地

文章浏览阅读2.2w次。${(ts.orderAmount*(ts.settlementRate?number))/1000}_freemarker字符串转数字并运算

labview csv文件处理_LabVIEW之父:如何提高抽象层级改进软件效率-程序员宅基地

文章浏览阅读190次。EEWORLD电子资讯 犀利解读技术干货 每日更新日前,在NIWEEK2018上,NI共同创始人、Fellow、有着LabVIEW之父称号的Jeff Kodosky做了主题演讲,他畅谈了未来LabVIEW的软件架构。未来,LabVIEW将可通过更高级的抽象,实现在一个程序框架中对上位机和FPGA同时编程,双方的数据交互在统一平台下执行,而不像过去通过队列形式实现。这会给编程带来更大的便利性,..._labview创始人