Процессы и потоки

Концепция процесса характеризуется двумя параметрами: владением ресурсов и планированием и выполнением.

Многопоточность – это способность ОС поддерживать в рамках одного процесса выполнение нескольких потоков. Процесс, представляющий собой единый поток выполнения, называется однопоточным.

Есть различные конфигурации ОС:

1) один процесс – один поток (MS-DOS)

2) один процесс – несколько потоков (система типа Java)

3) несколько процессов – один поток (ОС UNIX на первых этапах)

4) несколько процессов и несколько потоков в процессе (Windows, OS/2, LINUX)

В многопоточной среде с каждым процессом также связаны управляющий блок и адресное пространство. Но для каждого потока создаётся свой отдельный стек и свой управляющий блок, в котором содержится значение регистров, приоритет и другая информация о состоянии потока.

Все потоки процесса разделяют между собой состояние и ресурсы этого процесса. Они находятся в адресном пространстве и имеют доступ к данным. Если один поток изменяет какие-то данные, то другие потоки во время своего доступа к данным могут отследить эти изменения. Если один поток открывает файл, то другие потоки могут читать информацию из этого файла. Порождение новых потоков создаёт новую линию выполнения команд притом, что доступ идёт к одним и тем же данным.

С точки зрения производительности, использование потоков имеет следующие преимущества.

1. Создание нового потока в существующем процессе занимает на много меньше времени, чем создание нового процесса.

2. Поток можно завершить на много быстрее, чем процесс.

3. Переключение потоков в рамках одного процесса происходит на много быстрее, чем переключение процессов.

4. При использовании потоков повышается эффективность обмена информацией между двумя выполняющимися программами. В большинстве ОС обмен данными между независимыми процессами происходит с участием ядра. А так как потоки используют одно и тоже адресное пространство, то они могут обмениваться информацией без участия ядра.

Примером приложения, в котором можно применить поток, является файловый сервера. Так как серверу приходится обрабатывать большое количество запросов, то необходимо создание потоков. Если серверная программа работает на многопроцессорной машине, то на разных процессорах в рамках одного процесса могут выполняться одновременно несколько потоков.