Linux線程與進程的區別
時間：2023-10-23 來源：華清遠見
Linux 系統中進程和線程是兩個非常重要的概念，他們是操作系統中并發處理的兩個基本執行單元。
一、線程與進程的簡介
進程是指操作系統中正在運行的一個程序或任務。它是操作系統中資源分配的最小單位，擁有獨立的內存空間、系統資源和程序代碼。不同的進程之間是獨立的，彼此之間是相互隔離的。該隔離性使得進程能夠在相互獨立、互不干擾的環境下運行，保證數據的安全部分。
而線程是進程中的一部分，他們使用進程的上下文并共享進程的系統資源。線程執行的速度比進程更快，因為它們具有輕量級的特性，占用資源更少，并且創建和撤銷線程的開銷較小。每個線程都獨立地執行，具有獨立的棧空間，而堆空間和代碼空間都是共享的。因此，線程之間共享相同的環境，在這個環境下它們執行自己的任務。
二、線程與進程創建
在 Linux 中，進程的創建通常是通過 fork() 函數完成的。當一個進程創建 fork() 時，會創建一個與原始進程相同的進程，兩個進程都在獨立的地址空間中運行，但其內存內容相同。新的進程的第一個指令是它的父進程的 fork() 命令的下一條語句。進程可以通過 exec() 函數來加載新的代碼，并使用其他程序或命令。
Linux 線程的創建是通過 pthread_create() 函數完成的。該函數需要傳遞線程屬性和執行函數兩個參數，其中線程屬性包括線程的優先級、調度策略、棧大小等信息。線程執行函數會在新的線程中執行，它可以是任何具有返回值和參數的函數。線程在執行時，必須顯式地調用 pthread_exit() 函數來終止執行。除此之外，我們還可以通過 pthread_join() 函數來等待線程的終止。
線程與進程的調度區別
進程的調度是由操作系統進行處理的。進程會在 CPU 計算時間片中被分配一個時間段進行執行。Linux 采用搶占式調度算法，即當一個進程的時間片用完后，就由操作系統中斷其執行，然后分配 CPU 給其他進程，這就保證了計算機系統不會因為某個進程的執行而導致系統崩潰。
線程的調度是由進程調度算法執行的。一般來說，Linux 利用時間片輪轉調度算法進行多任務處理。每個線程都有獨立的線程 ID、狀態等屬性。當一個進程中有多個線程運行時，它們之間可以同步或異步地進行交互，使得多個線程可以協同完成一項任務。
數據安全的保證
Linux進程保證數據安全的方法：
1.進程隔離：Linux 操作系統為每個進程都分配了獨立的地址空間，不同進程之間的地址空間是相互獨立的，進程之間不會互相干擾，這樣可以保證每個進程的數據獨立性和安全性。
2.進程權限管理：Linux 系統中的每個進程都有相應的訪問權限和權限級別，進程只能訪問其具有權限的資源。在 Linux 中，進程可以通過用戶和組的方式來進行訪問權限管理，對于某些需要特定權限的進程，可以使用 setuid 和 setgid 進行相應的權限改變。
3.進程間通信機制：多個進程之間通信需要使用特定的機通信制，消息傳遞的方式可以使用共享內存、信號量、管道等方式。在使用這些通信機制的時候，應注意鎖及同步的問題，避免出現數據競爭的情況，從而保證數據的安全性。
4.用戶態和內核態：Linux 進程運行在用戶態下，只能訪問被允許的內存以及 CPU 能夠正常訪問的外圍設備等資源。而內核態則是運行在內核模式下，具備更高的特權級別和更廣泛的訪問權限，可以訪問所有的內核資源。進程只能通過系統調用方式來訪問內核態。
5.安全策略：若進程某些數據需要被加密，可以使用公鑰/私鑰進行加密和解密，從而保證數據的安全性。此外，Linux 也提供了防火墻、安全策略、加密等多重手段來保證系統和進程的安全。
線程保證數據安全的方法
1.使用線程同步機制：如互斥鎖、條件變量、信號量等。多個線程之間可以通過同步機制來共享資源、避免競態條件、保證數據的安全性。
2.使用原子操作：一些特定的操作，如賦值、自增、自減等，在 Linux 中可以通過原子操作來完成，從而保證執行原子操作的線程具有排他性，避免多個線程同時對同一數據進行操作導致數據不安全。
五、總結
綜上所述，進程和線程在 Linux 中占據不同的地位和資源，并有各自的優缺點。進程之間更加獨立和安全，但資源占用和通信成本較高。線程之間可以輕松進行通信、資源共享和快速切換，但同時也更易產生數據競爭等安全問題。對于不同的應用場景，我們需要合理選擇進程或線程進行開發和設計。
