多进程单线程与多线程单进程之争

何谓进程与线程?

时过境迁,大家是否还记得何谓进程与线程。。。

进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位;线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位。

从划分粒度而言,程序>进程>线程;从逻辑角度而言,进程在执行过程中拥有独立的地址空间、内存单元,而线程则没有【只有一点运行中必不可少的资源,比如程序计数器,一组寄存器和栈】,同个进程的多个线程可以高效率的共享内存,并发执行。这也是为什么每个独立的线程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口,却不能独立执行,必须依存于应用程序中,由多个应用程序提供多个线程的执行控制;

进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。

延伸一下,根据以上进程与线程的重要区别,软件设计中多进程与多线程的优劣也就不言而喻了,实际应用中基本要综合考虑系统资源的利用率,均为“进程+线程”的结合方式:

多进程

优点:内存隔离,单个进程的异常不会导致整个应用的崩溃。方便测试,编程简单。

缺点:进程间调用,通讯和切换均比多线程大,耗资源。

使用场所:目标子动能交互少,如果资源和性能许可,可以设计由多个子应用程序来组合完成目的。

多线程

优点:提高系统的并行性,并且开销小。数据共享方便(不需要进程间的通信)

缺点:没有内存隔离,单个现成的崩溃会导致整个应用程序的退出,发生采内存等bug时,定位及其不方便。编程复杂;调试困难;线程执行的随机性可能导致逻辑混乱,甚至发生死锁现象;

使用场所:在存在大量IO,网络等耗时操作,或者需要和用户交互时,使用多线程有利于提高系统的并行性和用户界面快速响应从而提高友好性。

何谓“多进程单线程模型”与”多线程单进程模型“ ?

多进程单线程模型[多进程]

如下图示:master进程管理worker进程:1. master进程接受到来自外界的信号;2. 向各个worker进程发送信号,并监控worker进程的运行状态;3. 当worker进程推出后【运行结束或异常情况下】,会重新启动新的worker进程。典型代表:Fast-cgi,Nginx,redis, mongodb【写保护,只提供了读同步】。

单进程多线程模型[多线程]

如下图示:1. 主线程负责监听客户端的连接请求;2. 主线程通过Round Robin轮询选择一个Worker Thread,每个Worker线程通过libevent“自力更生”管理连接的读写事件;典型代表:memcached。

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