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進程最近有些煩惱，整日愁眉苦臉的，拜訪內存的時候也有點心不在焉。

內存是個明眼人，開門見山的問道：“進程啊，最近遇到啥問題了?我看你最近情緒有點低落，有啥問題你就直接說出來嘛，我讓大家伙兒來一起幫你想想辦法。”

進程嘆了口氣，說道：“唉，最近不是說 CPU 單核頻率到瓶頸了嗎?人類就用多核芯來彌補單核處理器性能的不足，咱們的 CPU 不也升級到四核了嘛。”

“是啊，這是好事啊，現在最多能并行處理 4 個進程，效率比以前高多了，這還不好嗎?”內存疑惑的問。

“好是好，可我每次上 CPU 運行的時候，都忍不住去想，要是單核頻率不增加，我總的運行的時間不還是沒有什么變化嗎?以后的應用程序越來越大，越來越吃 CPU 資源，比如那些大型游戲進程，在短時間內需要進行大量計算，靠單核撐不住怎么辦。不談以后，就說說我自己，我也想能夠早點運行完，早點休息啊。”

tobe 注：很明顯單進程的運行時間是變小了的，不過這里主要強調的是進程占用 CPU 的時間。

內存點點頭，贊同道：“這個問題我倒是沒想到，多核處理器對單個進程確實不大友好。那咱得想辦法讓你能夠同時使用幾個核心。不過我一時間也想不到什么好辦法，還是和大家一起討論下吧。”

在討論會上，內存向大家說明了進程現在遇到的問題。

“一個進程怎么并行?”進程調度器第一個發出疑問：“我總不能把一個進程放在四個核上吧，這樣不僅毫無意義，還阻礙了其他進程的執行。”

關于進程調度器，可以看這篇文章：進程調度，一個調度器的自白

操作系統見多識廣，說：“把進程一次放在幾個核上運行肯定是不可能的，我在想，咱們的目標，其實就是讓多個核心不沖突地幫助一個進程運行嘛。那我們就得把進程「拆開」，然后放在幾個核上。”

操作系統一邊說，一邊畫了張圖：

進程拆分

“你們看，假如說 fun1 和 fun2 這兩個函數互不關聯，我們就可以讓兩個核同時執行他們，這不就做到并行了嗎?”

“你的意思是說把一個進程拆成好幾個進程?”

操作系統搖搖頭：“不是拆成多個進程，進程切換的代價太大了，再說了，這些拆出來的函數，他們是共用一個地址空間的，天生就能夠數據共享，如果拆成進程，我們還得再考慮進程之間的通信問題，那多麻煩。不過為了跟進程區分，就叫他們「線程(Thread)」吧”

進程一驚，要把自己拆成線程?那自己不就沒了?趕忙問道：“那我豈不是沒有存在的余地了?”

進程調度器也慌了：“要是沒了進程，我是不是也要被退休了?”

操作系統趕忙解釋道：你們誤會了，我要拆開的，是進程的執行流，進程不是包含了資源所有權和執行流嗎，資源所有權還是由進程來把控，執行流就分給幾個線程，就像這樣：

執行流

tobe 注：在進程模型里，進程擁有對內存、I/O 通道、I/O 設備和文件等資源的控制權，稱之為「資源所有權」。「執行流」可以看做進程在 CPU 上的執行過程(直觀一點就是高級語言里的語句)。

進程恍然大悟：“也就是說我仍然是資源的掌控者，那些線程就相當于幫我干活的小弟?”

“沒錯，而且從這種角度看，你本身還是一個單線程進程。”

聽了這么久，內存發問了：“創建進程的時候，我要保存進程 PCB ，那為了創建線程，我是不是還得創建一個 TCB(Thread Control Block)?”

“當然了，線程切換需要的信息就得存在 TCB 里面。不過你放心，TCB 要比 PCB 小得多，所以線程切換會比進程切換快很多。”

多線程進程模型

大家聽完，紛紛覺得「線程」這個模型完美的解決了當前的問題，說道：“要不我們現在就在操作系統里添上線程模型吧，早點解決進程的問題。”

但是操作系統面露難色，說：“線程模型只是我們的一個假想，貿然加進來的話，可能會出問題，系統崩潰可就不好了，還是要以穩定為主。。。但這個模型還是得試的，要不我們先創建一個線程庫，靠一個用戶級別的應用程序——線程調度器來管理這些線程吧。”

進程不解的問：“可是這樣的話，我還是被分配在一個單獨的核心上啊，即使是多線程，也只能在單核上運行。再說了，如果這些線程里有一個被阻塞，在你看來，是整個進程阻塞了，那其他線程，即使是就緒態，也得不到 CPU 資源。”

操作系統仔細想了下，說：“沒辦法，用戶級線程確實有這兩個缺點，但相比起讓內核來實現線程，用戶級線程也有他的好處——線程切換不需要我進行狀態轉換(從用戶態到內核態)，開銷小，除此之外，線程庫可以有多個調度算法，能夠為應用程序量身定做調度算法。”

tobe 注：有一種解決線程阻塞的方案叫 jacketing，他可以把一個產生阻塞的系統調用轉化成一個非阻塞的系統調用，比如說，不直接調用系統級的 I/O 例程，而是讓線程調用應用級的 I/O jacket 例程，這個 jacket 例程會檢查 I/O 設備是否忙，如果忙的話，就不執行 I/O 操作，轉而調度其他線程，避免了因等待 I/O 設備而造成的進程阻塞。

用戶級線程很快投入使用，Linux系統中的 pthread(POSIX thread)庫可以說是大獲成功，操作系統做出了一項重大決定——支持內核級線程。

內核級線程解決了進程并行的問題，除此之外，由于內核看得到線程的存在，一個線程阻塞了，位于同一個進程中的其它線程仍然能夠運行。

用戶級線程和內核級線程

進程表示現在自己十分開心。