周志遠教授作業系統_chap０4ˍOperating System Chap4 Multithreaded Programming.pdf

1. 线程介绍

• 线程-轻量进程，CPU利用的基本单元
• 相同进程的所有线程共享
  • 代码，数据，OS资源（打开的文件）
• 每个线程有各自的stack
• thread control block
  • 线程ID,PC，寄存器组，栈

1.1 案例

• web browser 多线程加载内容
• web server
  • 1请求/进程：表现差
  • 1请求/线程：因为共享资源和code，表现好
• rpc
  • 需要快速处理
• 游戏-多线程控制不同物件，必要时同步沟通
  • 沟通时sharing

1.2 多线程的好处

• 响应式（Responsiveness）: 即使程序block/执行长时间操作时也能继续执行
• 资源共享：许多不同活动线程共享系统地址空间
• MP arch.（多处理器架构）利用 ：许多线程并行运行在不同处理器
• 经济：创建process cost高，需要call kernel等操作，甚至有些即使没有内存管理工作也需要寄存器等。

1.3 Why Thread？

Software角度

HardWare角度-多核心

• 提供机制更好利用多核并提高并行性
• 两面性：设计程序存在困难
  • 调度算法等

e.g. hyper-threading - intel CPU也给线程调度，承担一部分OS功能

1.4 多核编程的困难

• 划分不同任务给不同核心
• 平衡核心和任务
• 数据分割
• 数据存在依赖
• debug很难，多线程/不同PC协作debug难

1.5 User vs. Kernel Threads