第2章 进程、线程与调度

CPU 在任一核心上只能执行一条指令流，但用户同时运行编辑器、浏览器、编译器和后台服务。进程与线程把执行状态组织成可管理对象，调度器则决定有限 CPU 时间怎样在这些对象之间分配。

本章的核心矛盾

交互程序希望快速响应，批处理程序希望高吞吐，实时任务关心截止期限，多核系统还关心缓存局部性和负载均衡。不存在对所有目标都最优的调度策略。

可运行任务集合
  -> 调度策略选择一个任务
  -> 恢复它的 CPU 上下文
  -> 运行至阻塞、退出或被抢占
  -> 更新状态与队列
  -> 再次调度

小结目录

• 进程、线程与上下文切换：解释地址空间、内核对象、用户线程与内核线程的关系，以及上下文切换究竟保存什么。
• 生命周期、调度与进程间通信：从状态机出发讨论创建、等待、退出、常见调度算法和 IPC 选择。

学完应能回答

• 程序、进程、线程分别是什么？
• 线程切换为什么通常比进程切换轻，但仍不是免费操作？
• 周转时间、响应时间、等待时间和吞吐量为何不能同时最优？
• fork、exec、wait 在进程生命周期中各做什么？
• 管道、共享内存和消息传递分别适合什么情形？

与并发章节的连接

调度器可能在几乎任意可抢占点切换线程，所以一段“看起来连续”的源代码并不一定原子执行。下一章的竞态、锁和条件变量，正是为了在不可预测的交错执行中维护不变量。