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一文搞懂进程与线程

2021-03-09 20:55:20 作者：互联网

序言

很久没写技术的话题了，所以写写进程与线程，我一直在想，在什么层面来看进程与线程，感觉很底层，感觉毫无价值。。。

进程，线程傻傻分不清楚，其实。。。也是因为没有存在感吧。

进程与线程

1、进程与线程的定义

为什么要有进程？随着计算能力的增加，原来都是单一的进程运行在CPU上，而现在，需要各种进程运行在CPU上，所谓的多道程序设计，也就是多人多任务的操作系统，进程，只是CPU的一种抽象；进程，是程序的运行时的形态；进程，是用来分配资源的最小单位。

为什么需要线程？在程序运行的时候，启动一个进程，但是对于进程来说，总是会发生相关的IO操作的，从而总是会出现阻塞的情况，那么必然会进行进程的切换，从而要耗费大量的CPU时间，为了更好的提高性能，从而有了线程，可能在一个进程中运行几个线程，一个线程读取用户的输入，一个线程用来读取磁盘，从而能大大提升性能，但是，如果是单纯的计算，那么性能不能增加，相反还会降低。线程是执行单位，也就是真正的一线工作者。

以为有了线程就能提高性能？幼稚。。。线程需要进行上下文切换吗？线程，所谓的轻量级的线程，在使用线程的时候，主要是因为一个进程的时间片没有用完，从而进行线程切换，但是不像进程是重型的切换，只需要保存少量的堆栈信息，而不需要刷新TLB高速缓存，不需要保存各种内存镜像，毕竟。。。线程之间很多的信息总是共享的。

2、查看进程与线程

在使用线程与进程的时候，使用一段小的例子来演示：

例子的主要目的就是在进程中，一个主线程用来等待两个子线程，啥事都不干，就在那睡觉。。。

查看线程：

可以看到，在查看线程的时候，发现这个程序都是一样的，在多线程中，执行的都是同一片代码，从而执行的命令都是相同的（LWP表示轻量级进程的pid，而NLWP表示的是线程数量有几个）。

查看进程和线程的数量有什么用？

在很多时候，无论是CPU繁忙，表象为load值高，还是io等待高，还是内存使用量多，其实都是和进程和线程脱离不了关系，从而在进行查看这类问题的时候，总是要进行统计这种相关的数据的变化率，例如每隔5秒统计一次线程的数量和进程的数量。

还有一种情况就是，在我们统计进程或者线程的时候，我们应该关注什么样的运行状态的进程，在进程或者线程的运行态中，分为三种，一种是就绪，一种是阻塞，一种是运行，主要关注的指标就是运行的进程数量和阻塞的进程数量，从而在统计的时候，需要用如下的指令。

查看进程：ps h -eo pid,state,cmd,%cpu,%mem |awk '{if($2=="R"||$2=="D") print$0}'|sort |uniq -c |sort -rnk 1

查看线程：ps h -eLo pid,state,cmd,%cpu,%mem |awk '{if($2=="R"||$2=="D") print$0}'|sort |uniq -c |sort -rnk 1

主要表示的意思就是：参数L主要是用来区分线程和进程的统计，h表示不显示header便于统计，-e表示显示所有的进程或线程，-o表示自定义选项，在自定义的时候，psr表示cpu的核心数，这个也是很有意思的，从而可以看到程序正在运行在哪个cpu上，从而可以看看是不是真的多线程，例如python就是假的，同一时刻，有GIL的存在。。。哼，骗子。。

在统计数量的时候，主要关注的事运行态和阻塞态，对于D状态的太多来说，会造成系统的负载一样很高很高。ps -ef可能用了很多年，而并不知道参数的意思，其实和ps aux一样一样的。。。所谓的变化率，其实就看前后的一种对比，可能第一次运行有50个进程或者线程，然后看看cpu，内存，第二次又51个，可以看到哪些是不断增加的趋势，从而可以判断哪个进程导致了系统的负载升高，内存oom等问题。。。

3、进程的树形结构

进程的组织方式是一棵树，子子孙孙无穷尽也。。不可能的，一个系统中运行的进程数量是指定的。

为什么要看进程树？在查看进程树的时候，我们总是为了追查父进程，例如有一个僵尸进程，那么如何追查？

僵尸进程的产生，是因为父进程没有等待子进程（可能在睡眠状态），从而导致了子进程变成了僵尸，等父进程醒了，那么就可以回收子进程使用的资源了。