Linux多线程编程.ppt

(API)——“生产者消费者”实验要求掌握Linux中API、(API)系统调用所谓系统调用是指操作系统提供给用户程序调用的一组“特殊”接口,用户程序可以通过这组“特殊”接口来获得操作系统内核提供的服务。例如用户可以通过进程控制相关的系统调用来创建进程、实现进程调度、进程管理等。为什么用户程序不能直接访问系统内核提供的服务呢?这是由于在Linux中,为了更好地保护内核空间,将程序的运行空间分为内核空间和用户空间(也就是常称的内核态和用户态),它们分别运行在不同的级别上,在逻辑上是相互隔离的。因此,用户进程在通常情况下不允许访问内核数据,也无法使用内核函数,它们只能在用户空间操作用户数据,调用用户空间的函数。但是,在有些情况下,用户空间的进程需要获得一定的系统服务(调用内核空间程序),这时操作系统就必须利用系统提供给用户的“特殊接口”——系统调用规定用户进程进入内核空间的具体位置。进行系统调用时,程序运行空间需要从用户空间进入内核空间,处理完后再返回到用户空间。API前面讲到的系统调用并不是直接与程序员进行交互的,它仅仅是一个通过软中断机制向内核提交请求,以获取内核服务的接口。在实际使用中程序员调用的通常是用户编程接口——API系统命令相对API更高了一层,它实际上一个可执行程序,它的内部引用了用户编程接口(API)来实现相应的功能。(1)进程是系统中程序执行和资源分配的基本单位。每个进程都拥有自己的数据段、代码段和堆栈段,这就造成了进程在进行切换等操作时都需要有比较复杂的上下文切换等动作。为了进一步减少处理机的空转时间,支持多处理器以及减少上下文切换开销,进程在演化中出现了另一个概念——线程。它是进程内独立的一条运行路线,处理器调度的最小单元,也可以称为轻量级进程。线程可以对进程的内存空间和资源进行访问,并与同一进程中的其他线程共享。因此,线程的上下文切换的开销比创建进程小很多。同进程一样,线程也将相关的执行状态和存储变量放在线程控制表内。一个进程可以有多个线程,也就是有多个线程控制表及堆栈寄存器,但却共享一个用户地址空间。要注意的是,由于线程共享了进程的资源和地址空间,因此,任何线程对系统资源的操作都会给其他线程带来影响。由此可知,多线程中的同步是非常重要的问题。线程概述(2)线程机制的分类和特性(1)(1)用户级线程 用户级线程主要解决的是上下文切换的问题,它的调度算法和调度过程全部由用户自行选择决定,在运行时不需要特定的内核支持。在这里,操作系统往往会提供一个用户空间的线程库,该线程库提供了线程的创建、调度和撤销等功能,而内核仍然仅对进程进行管理。如果一个进程中的某一个线程调用了一个阻塞的系统调用函数,那么该进程包括该进程中的其他所有线程也同时被阻塞。这种用户级线程的主要缺点是在一个进程中的多个线程的调度中无法发挥多处理器的优势。(2)轻量级进程 轻量级进程是内核支持的用户线程,是内核线程的一种抽象对象。每个线程拥有一个或多个轻量级线程,而每个轻量级线程分别被绑定在一个内核线程上。