操作系统-线程
操作系统
线程是为了更好的使多个程序并发执行，同时减少系统的开销而出现的
线程与进程的比较
- 调度的基本单位
传统的OS中，进程作为独立调度和分派的基本单文，每一次调度的时候，都要进行上下文的切换，开销比较大，而用线程作为独立运行的基本单文是，线程的切换只需要保存和设置少量的寄存器内容，开销比进程的销。在同一进程能切换线程不会引起进程的切换，如果切换到另一个进程的线程，则需要切换进程
- 并发性
在引入线程之后，不仅进程之间可以并发执行，一个进程中的多个线程也可以并发执行，甚至还允许一个进程中所有的线程并发执行，更加有效的提高了系统资源的利用率和系统的吞吐量
- 拥有资源
线程本身不像进程那样拥有系统资源，仅有一些必不可少的，能保证独立运行的资源，例如线程控制块TCB等，除此之外，多个线程共享进程所拥有的资源
- 独立性
在独立性方面，线程不够进程好，进程为了防止进程之间干扰，破坏，每个进程都拥有一个独立的地址空间和其他资源，而线程是为了提高并发性以及进程相互之间的合作而创建的
- 系统开销
进程在系统上的开销主要是创建进程，撤销进程，进程切换，特别是在进程切换的时候，涉及到上下文的切换，开销比较大，而由于线程只有少量的资源，在上下文切换的时候，开销比较小
- 支持多处理机系统
线程的控制块TCB
线程和进程一样，拥有控制块TCB，在TCB中有：
- 线程标识符
每个线程的唯一标识
- 寄存器
包括程序计数器PC，状态寄存器和通用寄存器的内容
- 线程运行状态
用于描述线程在哪一个状态
- 优秀级
描述线程执行的优先级
- 线程专有存储区
用于线程切换时存放的现场保护信息，和与该新城的统计信息
- 信号屏蔽
对某些信号屏蔽
- 堆栈指针
保存局部变量和返回地址。在线程中设置了两个专项堆栈的指针
- 指向用户自己堆栈的指针
在用户态时，使用用户自己的用户栈来保存局部变量和返回地址
- 指向核心栈的指针
在内核态，线程运行在核心态使用系统的核心栈
线程的实现方式
线程的实现
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内核支持线程的实现
在仅设置内核支持的线程OS中，一种可能的线程控制方法是系统在创建一个新进程时，为它分配一个任务数据区PTDA，但进程要创建一个线程的时候，就分配一个TCB，将相关信息填入该TCB，并分配资源。在撤销线程事不立即回收该线程的资源和TCB，在创建新线程时，直接利用这个。
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用户级线程的实现
用户线程在用户空间实现，所有的用户线程都具有相同的结构，都运行在一个中间系统上。有两种方式实现中间系统，运行时系统和内核控制线程
- 运行时系统
运行时系统实质是用于管理和控制线程的函数（过程）的集合，所有的函数都驻留在用户空间，并作为用户级线程与内核的接口
- 内核控制线程
这种线程有叫做轻型进程LWP，在系统中，LWP不会设置太多，而是把这些LWP做成一个缓冲池，成为“线程池”，当用户级线程需要与内核通信的时候，借助LWP就可以实现，有LWP实现了内核与用户级线程直接的隔离
