プロセス、スレッドとは

前にも、こんな記事を書いた気がするがまた調べたのでメモ。

１．１　プロセスとスレッドの違い
　　　・プロセス
　　　　・ファイルディスクリプタの情報
　　　　・プログラムの実行状況
　　　　・CPUの割り振り時間
　　　　　とかプログラムを実行する上で必要な情報の固まり

　　　・スレッド
　　　　・プロセス内の処理の単位

１．２　以下のように捉えると分かりやすい
　　　・（シングルスレッド）普通のプログラムを実行すると
　　　　　（１）プログラムの実行に必要な情報の固まり（プロセス）が生成される
　　　　　（２）１つの処理単位である（スレッド）が実行される（必要な情報はプロセスで管理されている）

　　　・上記のように考えれば、マルチスレッドは簡単に捉えられる。
　　　　　・処理単位を１つ増やすだけである
　　　　　　　→あくまでも、処理単位を増やすだけであり、必要な情報の複製等は行っていない
　　　　　　　→１つ目のスレッド（プログラム実行時初めに生成される）とメモリの情報は共有される

２．１　２種類の並列処理、マルチプロセスとマルチスレッドの違い
　　　・マルチプロセス
　　　　　→親プロセスがプログラムの実行に必要な情報をコピーし、１つのスレッドを生成
　　　　　　　→メモリ空間がコピーされる（親プロセスとメモリ空間が別）

　　　・マルチスレッド
　　　　　→１つのプロセスの中で処理単位（スレッド）を１つ増やすだけ
　　　　　　　→メモリ空間などは、１個目の処理単位（スレッド）と共有される

２．２　スレッドの種類について
　　・ユーザスレッド
　　　　　→ユーザ空間で実装されたスレッド機構
　　　　　→ユーザがスレッド切り替えをする必要がある
　　　　　→１プロセスで動いているスレッドは、必ず１つ（マルチコアの恩恵受けられない）

　　　・カーネルスレッド
　　　　　→カーネル空間で実装されたスレッド機構
　　　　　→カーネルがスレッドの切り替えをする
　　　　　→１プロセスで動いているスレッドは複数ある
　　　　　→プロセス管理の観点から見たら、プロセスとほぼ同じ。コンテキストスイッチ等のプロセス並みのオーバヘッドが生じる

２．３　そこでライトウェイトプロセスが出てくる
　　　・カーネルスレッドはライトウェイトプロセスというユーザスレッド群を管理するプロセスを管理
（１）ユーザスレッド群のスケージュリングは、ユーザ空間で行う
（２）ライトウェイトプロセスは、スケジューリング結果より実行すべきユーザスレッドを実行する
　　　　　（３）オーバヘッドは、カーネルスレッド＞ライトウェイトプロセス＞ユーザスレッド
　　　
　　　・カーネルスレッドとライトウェイトプロセスは、１対１または、１対０で結びつけられる
→１対０のカーネルスレッドは、カーネルの処理を行うカーネルスレッドである
　　　・ライトウェイトプロセス＋カーネルスレッド＝ネイティブスレッド

３．１　まとめ
　　　・プロセスをプログラムの実行単位と捉えるよりは、プロセスは１つ以上のスレッドを持っており、スレッドが実行単位と考える方がよい
　　　・ユーザスレッドは、１プロセス内の複数のスレッドを同時（複数コア上）に動かすことはできない
　　　・カーネルスレッドは、１プロセス内の複数のスレッドを同時（複数コア上）に動かすことができる
　　　　　　→ただし、カーネルが管理するスレッド数には、上限がある
　　　　　　→コンテキストスイッチ等のプロセス並みのオーバヘッドが生じる
　　　・ライトウェイトプロセス
　　　　　　→カーネルスレッドは、１つのLWPを管理し、LWPがユーザスレッド群を管理する
　　　　　　→ライトウェイトプロセスを使うと、複数コア上でスレッドを走らせることが可能
　　　　　　　　→Cライブラリがスレッド構築と同時に、CWPの生成とユーザランドで動くスケジューラ生成してくれる
　　　　　　　　→LWPの生成、ユーザスレッドと結びつける等のLWPに関する操作システムコールがある
　　　　　　　　→ライトウェイトプロセス＋カーネルスレッド＝ネイティブスレッドと呼ぶこともある