進程和線程

概念

在學習操做系統的過程當中，"進程"、"線程"概念其實很模糊。不一樣的上下文中，該名稱指代的概念極可能是不一樣的，概念的不清晰爲學習和溝通帶來障礙，因此，在最開始咱們先對齊概念。

不少書籍、文章裏會這樣來定義進程和線程：

• 進程：資源分配的最小單位；
• 線程：程序執行的最小單位；

其實這樣的描述依然是不夠具體的。

一個執行中的程序，實際上是由一組資源和（一個或者多個）執行實體組成的，每一個執行實體須要本身執行過程當中所必須的獨有資源，全部的執行實體共享可共享資源。
這裏的執行實體，就是線程；這裏的執行實體和共享資源，就是進程。

進程中的資源

• （用戶）虛擬地址空間

  • 棧：（運行中的）局部變量、函數參數、返回地址等
  • 堆：動態分配的內存
  • BSS 段：未初始化或初始值爲 0 的全局變量和靜態局部變量
  • 數據段：已初始化且初始值非 0 的全局變量和靜態局部變量
  • 代碼段：可執行代碼、字符串字面值、只讀變量
• 文件描述符（File Descriptor）

• 信號相關

  • 信號處理程序設置（這個設置能夠在每一個線程中設置，可是整個進程的全部線程對該設置共享，以最後一次設置爲準）
  • 信號屏蔽設置
• 信號量（這裏的信號量跟上面的信號是兩碼事，上面的信號指的是中斷，這裏的信號量指的是進程間通訊的一種機制）

上述的全部資源中，加粗標記的爲每一個線程中獨有的資源，未加粗的爲全部線程共享的資源。

關於虛擬地址空間，這裏有張圖比較方便咱們理解。這張圖的詳細解釋

不少文章中會提到如下幾個東西：

• 子進程

• 計數器和寄存器

  • 程序計數器（PC）

  • 寄存器

    • 指令寄存器（IR）
    • 地址寄存器

這其中，進程關係在 Linux 中實際上是使用獨立的結構體進行存儲的，經過內核提供的方法來獲取，本質上不該該算是某種資源。其主體是內核 task_struct，後續咱們會展開詳細描述。
而計數器和寄存器是體系結構相關的硬件實現，處於執行中的執行實體（線程）會使用這些硬件，因此也不能算是某種資源。

該段落拓展閱讀：

• Linux虛擬地址空間佈局
• 文件描述符（File Descriptor）簡介
• 多線程信號總結

Linux 對進程和線程的實現（5.0.0 內核）

Linux 只有一個結構體來描述進程/線程—— task_struct，該文件位於 /linux/include/linux/sched.h。

這一結構體中有字段指向/描述相關資源和相互之間的關係，於是，該結構體更應該認爲是一個「線程結構體」，而「線程結構體」上的這些對於相關資源和相互之間關係的描述，則構成了「進程」。

後面的筆記中會有對 task_struct 結構體的詳細分析。

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參考

• Process - Wikipedia
• Thread - Wikipedia
• Light-weight process - Wikipedia
• 趣談Linux操做系統 - 極客時間