【Linux篇】叩响新世界的大门：线程

概念角度：

感性理解线程：

进程：内核数据结构+数据和代码

线程：进程内部的一个执行分支

进程也是被cpu调度，所以进程还有一个执行流的概念

内核与资源角度理解：

进程：

承担分配系统资源的基本实体

线程：

cpu调度的基本单位

我们知道创建进程时，会分配虚拟地址空间，再根据页表找到物理内存然后访问数据。

所以我们可以得知：进程访问大部分数据，都是通过地址空间访问的。地址空间是窗口

不同的进程对应的资源不一样，也就是进程之间的窗口即地址空间不一样。这样进程就具有了独立性

如果创建一批“进程”，共享一个窗口呢？

将一个窗口的资源分配给这些进程，这样就用进程模拟出了“线程”

初步理解：

我们知道，进程访问资源是通过地址空间来访问的，那么对资源的划分本质就是对地址空间的划分，在说简单点就是：“划分虚拟地址”

比如说给“进程1”划分资源，就是在虚拟空间中，划出一小块空间，并将这块空间的起始结束地址给“进程1”

结论1：Linux“线程”可以采用进程来模拟 结论2：对资源的划分，本质是对地址空间虚拟地址范围的划分

• 进程访问资源要通过地址空间找到页表并找到对应的物理空间，最后访问资源，所以对地址空间的访问也就是对资源的访问。
• 虚拟地址就是资源的代表

结论3：代码区其实是虚拟地址的集合。c/c++编写的代码有一个个函数，每个函数的第一行地址就是它的入口地址。所以，让线程执行程序不同的函数即可

结论4：以前所讲的进程，其实是一个单线程进程。

在linux下，对线程调度是复用进程的调度算法

对cpu来说，它不管是进程还是线程，给什么它就调度什么。在它眼里，执行流≤进程。

• 它可能调度的是左边这种多线程进程
• 也可能是调度的右边这种我们历史上所讲的单线程进程

• 不管是进程还是线程，对于linux来说，就是一个个执行流。
• 从硬件cpu视角来看，线程就是轻量级进程

linux下的线程就是轻量级进程，或者说是用轻量级进程模拟实现的

进程强调独占，部分共享（比如通信时候的共享内存） 线程强调共享，部分独占 线程在进程的地址空间内运行

理性角度：

磁盘是以将空间分为4kb大小的数据块来进行管理存储的。

可执行程序就是文件，文件就在磁盘存储，存储的时候天然以4kb为单位进行存储，无论属性还是内容。

物理内存中也是以4kb为单位进行划分的，所以当磁盘与物理内存进行I/O交换时，也是以4kb为单位进行的。

4kb的划分是，OS划分的。不管是磁盘还是内存

物理内存一般为4gb，它可以划分1048576个4kb数据块，这些数据块也会被OS进行统一管理，怎么管理：”先描述，再组织“

将4kb数据块描述成"struct page"结构体

然后定义一个struct page mem[1048576]数组将它们组织起来管理。这样对一个个4kb空间的管理就变成了对数组的管理了

所以，在位来申请物理内存时，本质就是在查数组，改数据。如果想快速找到对应的page，只要建立内核数据结构的对应关系就行了

用虚拟地址查找物理内存：

为什么用低12位来作为偏移量？

• 虚拟地址共32位，当你要访问同一个页框里不同的数据时，它的偏移量不同（低12），但是它的前20位一定是一样的。另外，低12位的范围是[0,4095]，刚好能把页框覆盖。

执行流看到多少资源，本质是在合法情况下，拥有多少虚拟地址，虚拟地址是资源的代表 虚拟地址空间mm_struct+vm_area_struct本质：进程资源的统计数据和整体数据

资源划分：

本质就是地址空间划分

资源共享：

本质就是虚拟地址的共享

线程的深刻理解：

线程进行资源划分本质：

是划分地址空间，在本质，就是在划分页表

线程进行资源共享：

本质是对地址空间的共享，再本质就是对页表条目的共享

线程ID及进程地址空间布局：

线程的概念是维护在库里的，在库内部，一定会存在多个被创建好的线程，库通过"先描述再组织"的方式管理这些线程

struct tcb
{
  线程状态
  线程id
  线程独立的栈结构
  线程栈大小
   ....
};

在调用pthread_creat()创建线程时：

• 会在库中创建管理块
• 要在内核中创建轻量级进程（调用系统调用clone创建，传入线程要执行的函数与线程栈）

线程属性：

线程pcb，线程控制块