第 2 章 · 进程与线程

进程 = 运行中的程序，资源分配单位；线程 = 进程内执行流，CPU 调度单位。

2.1 进程概念与状态转换

进程 = 程序 + 数据 + PCB。同一程序可对应多个进程（两个终端跑同一个 bash）。

五状态模型（三态 + 新建/终止）：

        创建        就绪 ──调度──→ 运行 ──完成──→ 终止
        new   →    ready ←──┐     running       exit
                       │    │ 时间片用完/被抢占
                       │    └──────→ 运行
                     I/O完成          │
                       │             │ 等待 I/O / 事件
                      等待 ←───────────┘
                     waiting

• 就绪 → 运行：被调度选中，分到 CPU。
• 运行 → 就绪：时间片用完（抢占）或被更高优先级抢占。
• 运行 → 等待：发起 I/O 或等事件，主动让出 CPU。
• 等待 → 就绪：I/O 完成，被唤醒。

2.2 PCB

PCB 是进程存在的唯一标志。典型字段：

字段	内容
标识符	PID、父进程 PPID
处理机状态	寄存器现场（上下文，切换时保存）
调度信息	优先级、状态、时间片
内存信息	代码/数据段基址、页表指针
资源清单	打开的文件、信号量等
I/O 状态	分配的设备、缓冲区

上下文切换：保存当前现场到其 PCB，从新进程 PCB 恢复现场——纯开销，无用户价值。

2.3 线程

线程共享进程的代码段、数据段、打开的文件；独享栈、寄存器、PC。

2.4 进程 vs 线程

维度	进程	线程
资源	拥有独立资源	共享进程资源
调度	资源分配单位	CPU 调度单位
独立性	相互隔离，一进程崩溃不影响他人	共享内存，一个崩可能全崩
开销	创建/切换大（分配 PCB、页表等）	创建/切换小（只换栈和寄存器）
通信	需 IPC（管道、消息队列、共享内存）	直接读写共享变量

2.5 用户级 vs 内核级线程

	用户级线程	内核级线程
管理者	用户态线程库	内核
内核感知	不可见，内核只看到一个进程	可见，每个线程有 TCB
切换开销	小（无陷入）	大（需系统调用/陷入）
阻塞	一个线程阻塞，整个进程阻塞	一个线程阻塞，其他可继续
多核	无法并行到多核	可真正并行
代表	绿色线程	Linux pthread

三种映射：多对一（多 ULT 对 1 KLT）、一对一（Linux 主流）、多对多（折中）。