Processes and Threads

进程是某个程序的一次运行活动，是资源分配和调度的一个独立单位。线程是进程中的一个控制线 程，最小的独立运行的基本单位。进程中所有线程共享进程的资源，如虚拟地址空间，文件描述符 。每个线程有自己的程序计数器，寄存器和栈等。

Multiprocessing and Multithreading

1. 单进程，单线程，MS-DOS大致是这种
2. 多进程，单线程，多数Unix及Linux是这种
3. 多进程，多线程，Windows，Solaris 2.x和OS/2是这种
4. 单进程，多线程，VxWorks是这种

Thread的种类

User Level Threads

仅存于用户空间中。对于他们的创建，撤销，之间的同步和通信等功能无需系统调用来实现。在同一个进程中 的用户级线程切换不需要内核支持，而内核完全不知道用户线程的存在，而是视作一个进程，所以调 度是以进程为单位进行的。

• 优点

1. 线程切换不需要转到内核空间，节省了宝贵的内核空间
2. 调度算法进程专用，由用户程序制定

• 缺点

1. 系统调用阻塞，同一个进程一个线程阻塞，整个进程都会阻塞
2. 一个进程只能在一个CPU上获得执行

就线程的同时执行而言，任意给定时刻每个进程只能有一个线程在运行，而且只有一个处理器内核会被分配给该进 程。对于一个进程，可能有成千上万个用户级进程，但是他们对系统资源没有影响。运行时库调度并分派这些 线程。库调度器从进程中的多个线程中选择一个线程，然后该线程和该进程允许的一个内核线程关联起来。

Kernel Supported Threads

内核空间为每个内核支持的线程设置了一个线程控制块，内核则根据该控制块来感知线程的存在并控制。

所以，

• 优点

1. 在多核处理器上，内核可以调用同一个进程中的多个线程同时工作
2. 如果一个进程中哦某个线程阻塞了，其他线程仍然可以得到工作

• 缺点

1. 相对于用户线程来说，切换开销大，需要从用户态，进入内核态并且由内核进行切换，因为线程调度和管 理都在内核实现。

内核级线程是内核对象，常驻内核空间。用户线程与之一一对应。运行时 库会为每个用户线程分配一个内核级线 程。

混合方式

结合了以上两种线程。库和操作系统都可以管理线程。进程有着自己的内核线程池。可运行的用户线程由运行 时库分派并标记为准备好执行的可用线程。操作系统选择用户线程并将它映射到线程池中的可用内核线程。

内核线程不会被销毁或者重建，只是在必要时被分配给不同的用户级线程，而不是每当创建新的用户级线程都会创 建新的内核线程。

进程和线程的上下文

进程的上下文多数信息都与地址空间的描述有关，包括：

• 指向可执行文件的指针
• 栈
• 静态和动态分配的变量的内存
• 状态
• 优先级
• 程序IO状态
• 授予权限
• 调度信息
• 审计信息
• 有关的资源信息
  • 文件描述符
  • 读写指针
• 有关事件和信号的信息
• 寄存器组
  • 栈指针
  • 指令计数器

而线程的上下文信息比较少，大部分都是共享进程的：

• 栈
• 状态
• 优先级
• 寄存器组
  • 栈指针
  • 指令计数器

Go中Goroutine使用epoll

Gorouines与kernel threads是多对多的mapping。所以必须有个机制来让内核通知用户级的线程管理器关于 内核线程的使用情况。

Scheduler Activation

在BSD中，有一个机制叫Scheduler Activation，使用它可以在用户级线程做blocking system call时，让内核创建一个新的内核级线程给进程去执行其他没有阻塞的用户级线程，然后内核通过 upcalls来通知用户级线程管理器有线程阻塞，**新的内核线程已经分配用户级线程管理器去执行新的线程 **。

http://www.it.uu.se/education/course/homepage/os/vt18/module-4/implementing-threads/

Linux中没有Scheduler Activation

Go也并没有利用Scheduler Activation，而是使用了epoll来避免给每个阻塞的用户级线程分配内 核线程。

https://groups.google.com/forum/#!topic/golang-dev/8U7zlE1OD3U