TechCodeview

„Rozdiel medzi procesom a vláknom“ je jednou z často kladených otázok pri technických pohovoroch. Procesy aj vlákna spolu súvisia a sú si veľmi podobné, a preto vytvárajú zmätok pri pochopení rozdielov medzi nimi. Proces a vlákno sú nezávislou sekvenciou vykonávania, ale obe sú odlíšené tak, že procesy sa vykonávajú v rôznych pamäťových priestoroch, zatiaľ čo vlákna toho istého procesu sa vykonávajú v zdieľanom pamäťovom priestore.

V tejto téme pochopíme krátke predstavenie procesov a vlákien a aké sú ďalšie rozdiely medzi nimi.

Čo je proces?

Proces je inštancia programu, ktorý sa práve vykonáva. Keď spustíme program, nespustí sa priamo. Dodržanie všetkých krokov potrebných na spustenie programu trvá nejaký čas a dodržanie týchto krokov spustenia je známe ako proces.

Proces môže vytvárať ďalšie procesy na vykonávanie viacerých úloh naraz; vytvorené procesy sú známe ako klon alebo detský proces a hlavný proces je známy ako rodičovský proces . Každý proces obsahuje svoj vlastný pamäťový priestor a nezdieľa ho s ostatnými procesmi. Je známy ako aktívna entita. Typický proces zostáva v nižšie uvedenej forme v pamäti.

Proces v OS môže zostať v ktoromkoľvek z nasledujúcich stavov:

NOVÝ: Vytvára sa nový proces.PRIPRAVENÝ: Proces je pripravený a čaká na pridelenie procesoru.BEHAŤ: Program sa vykonáva.ČAKANIE: Čakanie, kým sa stane alebo stane nejaká udalosť.UKONČENÝ: Realizácia dokončená.

Ako fungujú procesy?

Keď začneme program vykonávať, procesor ho začne spracovávať. Vyžaduje nasledujúce kroky:

• Najprv sa program po preklade nahrá do pamäte počítača v binárnom kóde.
• Program vyžaduje na spustenie pamäť a ďalšie prostriedky operačného systému. Prostriedky, ako sú registre, počítadlo programov a zásobník, a tieto prostriedky poskytuje OS.
• Register môže mať inštrukciu, adresu úložiska alebo iné údaje, ktoré proces vyžaduje.
• Počítadlo programov udržiava stopu sledu programov.
• Zásobník obsahuje informácie o aktívnych podprogramoch počítačového programu.
• Program môže mať rôzne inštancie a každá inštancia spusteného programu je známa ako individuálny proces.

Vlastnosti procesu

• Zakaždým, keď vytvoríme proces, musíme vykonať samostatné systémové volanie pre každý proces do OS. The vidlička () funkcia vytvára proces.
• Každý proces existuje v rámci svojej vlastnej adresy alebo pamäťového priestoru.
• Každý proces je nezávislý a operačný systém s ním zaobchádza ako s izolovaným procesom.
• Procesy potrebujú IPC (Inter-process Communication), aby mohli navzájom komunikovať.
• Nevyžaduje sa správna synchronizácia medzi procesmi.

Čo je vlákno?

Vlákno je podmnožinou procesu a je známe aj ako ľahký proces. Proces môže mať viac ako jedno vlákno a tieto vlákna sú riadené nezávisle plánovačom. Všetky vlákna v rámci jedného procesu sú navzájom prepojené. Vlákna majú niektoré spoločné informácie, ako napr dátový segment, kódový segment, súbory atď., ktoré zdieľajú s ich partnerskými vláknami. Obsahuje však vlastné registre, zásobník a počítadlo.

Ako funguje vlákno?

Ako sme už diskutovali, vlákno je podproces alebo vykonávacia jednotka v rámci procesu. Proces môže obsahovať jedno vlákno až viacero vlákien. Vlákno funguje nasledovne:

kedy bol vynájdený prvý počítač

• Keď sa proces spustí, OS mu priradí pamäť a zdroje. Každé vlákno v rámci procesu zdieľa iba pamäť a prostriedky tohto procesu.
• Vlákna sa používajú hlavne na zlepšenie spracovania aplikácie. V skutočnosti sa súčasne vykonáva iba jedno vlákno, ale vďaka rýchlemu prepínaniu kontextu medzi vláknami vzniká ilúzia, že vlákna bežia paralelne.
• Ak sa v procese vykonáva jedno vlákno, nazýva sa to jednovláknový A ak sa súčasne spúšťa viacero vlákien, potom je to známe ako multithreading.

Typy vlákien

Existujú dva typy vlákien, ktoré sú:

1. Vlákno na úrovni používateľa

Ako už názov napovedá, vlákna na úrovni používateľa spravujú iba používatelia a jadro nemá jeho informácie.

Sú rýchlejšie, ľahko sa vytvárajú a spravujú.

Jadro berie všetky tieto vlákna ako jeden proces a spracováva ich iba ako jeden proces.

Vlákna na úrovni používateľa sú implementované knižnicami na úrovni používateľa, nie systémovými volaniami.

2. Vlákno na úrovni jadra

Vlákna na úrovni jadra sú obsluhované operačným systémom a riadené jeho jadrom. Tieto vlákna sú pomalšie ako vlákna na úrovni používateľa, pretože kontextové informácie spravuje jadro. Aby sme vytvorili a implementovali vlákno na úrovni jadra, musíme vykonať systémové volanie.

Vlastnosti vlákna

• Vlákna zdieľajú údaje, pamäť, zdroje, súbory atď. so svojimi partnerskými vláknami v rámci procesu.
• Jedno systémové volanie je schopné vytvoriť viac ako jedno vlákno.
• Každé vlákno má svoj vlastný zásobník a register.
• Vlákna môžu spolu priamo komunikovať, pretože zdieľajú rovnaký adresný priestor.
• Vlákna je potrebné synchronizovať, aby sa predišlo neočakávaným scenárom.

Kľúčové rozdiely medzi procesom a vláknom

• Proces je nezávislý a nie je obsiahnutý v inom procese, zatiaľ čo všetky vlákna sú logicky obsiahnuté v procese.
• Procesy sú silne zaťažené, zatiaľ čo vlákna sú odľahčené.
• Proces môže existovať individuálne, pretože obsahuje vlastnú pamäť a iné zdroje, zatiaľ čo vlákno nemôže mať svoju individuálnu existenciu.
• Nevyžaduje sa správna synchronizácia medzi procesmi. Naproti tomu vlákna musia byť synchronizované, aby sa predišlo neočakávaným scenárom.
• Procesy môžu medzi sebou komunikovať iba pomocou medziprocesovej komunikácie; naproti tomu vlákna môžu medzi sebou komunikovať priamo, keďže zdieľajú rovnaký adresný priestor.

Tabuľka rozdielov medzi procesom a vláknom