操作系统中进程与线程的区别,线程安全、换页错误
(一)进程与线程的区别,线程安全”怎么理解?
进程和线程都是由操作系统所体会的程序运行的基本单元,系统利用该基本单元实现系统对应得并发性。进程和线程的区别在于:
一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。
线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高,另外,进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。
线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。
从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题。
线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作,而无写操作,一般来说,这个全局变量是线程安全的;若有多个线程同时执行写操作,一般都需要考虑线程同步,否则就可能影响线程安全。
(二)如何减少换页错误?
1,进程倾向于占用CPU
2,访问局部性(localilty of reference)满足进程要求
3,进程倾向于占用I/O
4,使用基于最短剩余时间(shortest remaining time)的调度机制
5,减少页大小
最先排出1和3选项,访问快慢、访问接口,对“错误”能够有什么影响?肯定是需要某种策略。
仔细看题:“减少”,而不是“消除”,说明这个“错误”不管怎么样,肯定是存在的;关键在于你是否理解“换页错误”的定义了。
看看选项2和4都有点像;至于5嘛,不太像了——即使页面减少,错误率会降低吗?难说,你可不知道系统实际运行时,数据大小、分布是什么样的:页面大,更可能将大数据块放在一页上;页面小,则会分散数据——形象上是这么理解,但操作系统算法没这么麻烦,也没见过这方面的概率讨论,排除。
我猜想的答案是2,因为被“错误”2字误导了:既然要减少错误嘛,“局部化”是很常用的策略,错误发生在局部就不至于影响全局......(归根结底还是不明白“换页错误”的定义)其实如果仔细想想,“局部化”可以降低错误的影响,但是它并不能降低错误的发生概率!剩下的答案就显而易见了。
换页错误:
Page Fault 是在进程尝试执行代码指导,或者引用进程所映射物理内存中并不存在的数据页时,操作系统记录的事件。换句话说,进程需要的内存页实际上可能还处于物理内存中,但是由于它无法再分配到进程中,所以当进程将此页读取回到它的内存页时,就发生了Page Fault。
说白了就是想在内存里找东西,却发现不存在(不得不重新读取...),按道理这不应该算“错误”这么严重吧(简单点,“不命中”而已)。
采用最短剩余时间调度机制:
SRT算法(SPN算法的抢占式版本):总是选择剩余时间最短的进程运行
为什么会减少换页错误呢?因为时间短的结束运行快,不需要频繁切换进程(导致刷新内存),所以换页错误发生的概率就减少了......