OS心得系列 Process & Thread--PART 3

緊接著來探討Thread，我們可以把一個thread看成是一個控制流程，再引入thread觀念後，就可能需要重新修改傳統process之觀念;一個傳統process只代表一個控制流程，也就是一個傳統process中只存在一個thread，而引入thread觀念後，一個process中可存在多個threads。

Thread是執行的單元，而process是資源配置的單元，支援thread之作業系統核心分配一個CPU給一個thread，再分配一個記憶體空間給一個process，接著分配I/O及檔案資源給一個process。

而在同一個process中的所有threads則共享這些記憶體空間及資源，如下圖(左邊)所示，傳統的process為single-threaded process;一個process擁有一套registers、stack、code、data及所開的檔案。

在引入thread觀念後，一個process可以有多個thread，每個thread都有各自的register與stack，如下圖(右邊)所示，但code、data、files則是配置給一個process且供其中之threads共用。



了解Thread的概念後，接著來看看它還具備了什麼用途:

Thread常被運用在網路伺服器之設計上，以Web server為例，Web server常需服務大量用戶請求，若以一個傳統single-thread的process來實現web server，當web server在服務某個請求而需讀取網頁之檔案時，可能會導致web server進入等待狀態(假如web server用synchronous I/O讀檔案)。

此時雖有許多用戶等待服務，web server卻也不能去服務，導致用戶較長的等待時間，Web server之服務效能不佳，如下圖(1)。

若web server以create_process方式，在每次有用戶請求時產生一個process以服務一個用戶，此方法可以使web server同時服務多個用戶，但create_process ,及 切換prcoess執行之overheads很高，因此不見得有好效能，如下圖(2)。

若web server以create_thread方式，在每次有用戶請求時產生一個thread以服務一個用戶，此方法可以使web server的服務效能增加，因create_thread ,及在同一個process中切換thread執行之overheads較低，如下圖(3)。





由此可知，現在thread在應用上多採用多工的處理方式，其實不僅僅是thread而已，目前許多與電腦相關的概念也大多採取多工的方法，雖然可能會有一些未知的錯誤情況產生，不過技術的進步相信也同時能夠對其作良好的改進，達到處理效能極至的境界。