CPU 线程 与 进程的关系

物理核

经常听到CPU是几核几核的,比如4核CPU,8核CPU,比如服务器很多都是8核CPU
一台PC或者服务器,可以配置多个CPU,CPU安装在主板上。 以Linux服务器为例

cat /proc/cpuinfo

得到

processor   : 0
vendor_id   : GenuineIntel
cpu family  : 6
model       : 60
model name  : Intel(R) Core(TM) i7-4700MQ CPU @ 2.40GHz
stepping    : 3
microcode   : 0x22
cpu MHz     : 2393.631
cache size  : 6144 KB
physical id : 0
siblings    : 8
core id     : 0
cpu cores   : 4
...

其中有几个physical id,机器上就安装了几个物理CPU
cpu core记录了每个物理CPU,内部有几个物理核
siblings 代表每个物理CPU有多少个逻辑核

逻辑核

经常听人说什么4核4线程，4核8线程
本来一个核会对应处理一个线程（即逻辑处理单元）,但为了提高效率，后来Intel的超线程技术(HT)将物理核虚拟成逻辑处理单元，将一个物理核变为2个虚拟核，即每个核两个线程。

进程与线程

两种常见解释

1. 进程和线程都是一个时间段的描述，是CPU工作时间段的描述。
2. 进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位

解释:

1. CPU太快了,只有缓存存储器SRAM才能勉强追上它的速度,因此,一台机器上同时开30个程序,CPU可以把这30个程序变成顺序执行，每个只执行一小段，立马切换到下一个程序，再执行一小段，再切回来，人是无感知的。
2. 一个程序准备开始执行的时候，相关资源必须要准备好，比如RAM地址，显卡，磁盘资源，这些准备好的东西打包一起就叫做上下文环境，然后CPU开始执行程序A，当然只执行了一小段时间，CPU就要切换到别的程序执行B，以保证几个程序的并发，切换之前要把A的上下问状态保存起来，下次切回来的时候接着用。
3. 因此，进程就是包换上下文切换的程序执行时间总和 = CPU加载上下文+CPU执行+CPU保存上下文
4. 进程的颗粒度太大，每次都要有上下的调入，保存，调出。线程就是进程的小分支，比如进程A有a，b，c三个线程，那么线程a，b，c就共享了进程A的上下文环境，成为了更细小的执行时间。

程序中的线程 与 CPU的线程

看到这里会懵逼，假设一台8CPU32核的服务器，是不是跑的程序最多只能开32个线程呢？
答案当然是否定的，我们常说的进程中的线程，与CPU的线程，虽然都叫线程，但完全不是一回事。
程序的线程是软件概念，一个程序可以有多个线程，可以在一个CPU核上轮流并发执行。
CPU的线程是硬件的概念,就是核。八线程就是能让八个线程并行执行。

linux中的线程

有人说linux中不存在线程的概念，查了一下，大概是说：

WINDOWS中是真的有进程和线程的，进程来准备上下文环境，是一个实例，线程是CPU调度的最小单位，程序代码执行的最小单元。  
linux中一个进程的多个线程在内核中只是多个特殊的进程，它们虽然有各自的进程描述结构，却共享同一个代码上下文。在Linux上，这样的进程称为轻量级进程(Light weight process)。  每个用户线程对应一个LWP，LWP又对应一个内核线程。  
LinuxThreads是用户空间的线程库，所采用的是线程-进程1对1模型(即一个用户线程对应一个轻量级进程，而一个轻量级进程对应一个特定的内核线程)，将线程的调度等同于进程的调度，调度交由内核完成，而线程的创建、同步、销毁由核外线程库完成。

内核线程与用户线程

内核线程就是内核的分身，一个分身可以处理一件特定事情。我们的程序是很少有直接调取内核线程的，而是操作用户线程，用户线程与内核线程有一对一，多对一，多对多。

多对多模型

映射多个用户级线程到一个内核线程。
如果一个线程执行阻塞系统调用，那么整个进程将会阻塞。再者，因为任一时间只有一个线程可以访问内核，所以多个线程不能并行运行在多处理核系统上。 早期JAVA用，目前几乎没人用了。

一对一模型

该模型在一个线程执行阻塞系统调用时，能够允许另一个线程继续执行，所以它提供了比多对一模型更好的并发功能；它也允许多个线程并行运行在多处理器系统上。

这种模型的唯一缺点是，创建一个用户线程就要创建一个相应的内核线程。由于创建内核线程的开销会影响应用程序的性能，所以这种模型的大多数实现限制了系统支持的线程数量。Linux，还有 Windows 操作系统的家族，都实现了一对一模型。

多对多模型

多路复用多个用户级线程到同样数量或更少数量的内核线程。内核线程的数量可能与特定应用程序或特定机器有关（应用程序在多处理器上比在单处理器上可能分配到更多数量的线程）。
虽然多对一模型允许开发人员创建任意多的用户线程，但是由于内核只能一次调度一个线程，所以并未增加并发性。虽然一对一模型提供了更大的并发性，但是开发人员应小心，不要在应用程序内创建太多线程（有时系统可能会限制创建线程的数量）。
多对多模型没有这两个缺点：开发人员可以创建任意多的用户线程，并且相应内核线程能在多处理器系统上并发执行。而且，当一个线程执行阻塞系统调用时，内核可以调度另一个线程来执行。