现代操作系统引入了线程的概念。线程是CPU执行的最小单元，相对于进程而言，它具有轻捷、高效、开销小等优点。
14.2 线程和经典进程的比较
线程和经典进程的主要区别如下。
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线程没有自己的独立空间，进程内的线程共用内存空间。进程具有自己的独立空间，进程之间无法直接访问对方数据。
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各个线程的栈空间虽然独立，但位于同一进程内的线程，其栈空间仍然是从同一地址空间内分配，因此可以直接访问。这样，一个线程的栈空间损坏，可能会影响到进程内其他线程。而进程则一般不会出现该问题。因此从安全性而言，进程更好。
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线程的执行实体是一个（多个）函数及相关数据、资源；而进程则是可执行文件。
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线程的入口可以是任意一个符合指定格式的函数；而进程则是main函数（从程序员角度而言）。
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线程必须属于某个进程，不能单独存在；而进程则不是。
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线程间的切换开销更小，特别是属于同一进程的线程。
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同一进程内的线程可通过共享全局变量通信；而进程间则不行（除非通过特殊的共享机制）。
但它们也有共同点：
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线程和进程（这里指经典进程）都有自己的栈空间。
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线程和进程都有优先级、CPU执行时间等属性，都是CPU执行的最小单元。
进程的空间分布如图14-1所示。
图14-1 进程空间分布示意图
1．线程结构
线程结构必定包含优先级、执行时间等成员。
--------------选自光盘文件/usr/personal/kernel/include/Thread.h-------------
//系统中最大线程数
#define NTHREAD 256
/* stat codes */
#define SSLEEP 1 /* sleeping on high priority */
#define SWAIT 2 /* sleeping on low priority */
#define SRUN 3 /* running */
#define SIDL 4 /* process/thread being created */
#define SSTOP 6 /* thread being traced */
/* flag codes */
#define SLOAD 01 /* in core */
#define SSYS 02 /* system thread/process */
#define SLOCK 04 /* process cannot be swapped */
#define SSWAP 010 /* process is being swapped out */
#define STRC 020 /* thread is being traced */
#define SWTED 040 /* another tracing flag */
#define STERM 100 //线程要被终止
typedef int (*ThreadProc)(int *pParam);
/*
* 线程处理结构
*/
struct Thread
{
char t_stat;
char t_flag;
char t_pri; /* priority, negative is high */
char t_time; /* resident time for scheduling */
char t_cpu; /* cpu usage for scheduling */
char t_nice; /* nice for scheduling */
int t_tid; /* unique thread id */
int t_ttyp; /* controlling tty */
int t_index; /* internal index from 0 to NTHREAD_PROC-1 */
int t_pid; /* process id of parent */
int t_ustackaddr; /* address of stack in userspace */
int t_ustacksize; /* size of userstack (*64 bytes) */
int t_wchan;/* event thread is awaiting */
char t_name[12];
ThreadProc t_entry;/* pointer to user entry */
int *t_param; /* param passed to thread proc */
struct proc *t_proc; /*parent process pointer */
}Threads[NTHREAD];
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t_flag的取值可有SSYS、STRC和SWTED。而其他值是进程结构的。
2．进程结构
// 每个进程内最大线程数，由于内存空间限制所致。如内存空间足够，可调为更大的值。
---------------选自光盘文件/usr/personal/kernel/include/proc.h---------------
#define NTHREAD_PROC 4
#define SZOMB 5 /* process being terminated */
proc结构改为：
struct proc
{
char p_stat;
char p_flag;
char p_nice; /* nice for scheduling */
char p_time; /* resendial time for scheduler */
char p_sig; /* signal number sent to this process */
char p_uid; /* user id, used to direct tty signals */
int p_ttyp; /* controlling tty */
int p_pid; /* unique process id */
int p_ppid; /* process id of parent */
int p_addr; /* address of swappable image */
int p_size; /* size of swappable image (*64 bytes) */
int *p_textp;/* pointer to text structure */
struct Thread *p_threads[NTHREAD_PROC];
int p_threadNum; //总线程数
int p_actThreadNum; //运行着的线程数
int *p_thdsysentry; /* pointer to sys entry ThreadSysEntry*/
} proc[NPROC];
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p_stat可为值SWAIT、SRUN、SSTOP或SIDL。p_stat等于SWAIT，当且仅当其包含的所有线程都处于SWAIT或SSLEEP状态。
proc结构中少了p_chan变量，因为进程不会挂起在某个资源上，而只是进程内线程会挂起在某个资源上。
3．u变量
--------------选自光盘文件/usr/personal/kernel/include/Thread_U.h------------
#define USIZE (4096/64)
#define THREAD_SSIZE 1024
#define SSIZE 4096
/*
* 线程上下文
*/
struct U_Thread
{
int u_rsav[2]; /* save r5,r6 when exchanging stacks */
int u_fsav[25]; /* save fp registers */
/* rsav and fsav must be first in structure */
char u_segflg; /* flag for IO; user or kernel space */
char u_error; /* return error code */
char u_uid;/* effective user id */
char u_gid;/* effective group id */
char u_ruid;/* real user id */
char u_rgid;/* real group id */
int u_threadp;/* pointer to Thread structure */
char *u_base; /* base address for IO */
char *u_count; /* bytes remaining for IO */ //read/write to/from u_base
char *u_offset[2];/* offset in file for IO */
int *u_cdir; /* pointer to inode for current directory */
char u_dbuf[DIRSIZ];/* current pathname component */
char *u_dirp; /* current pointer to inode */
struct {/* current directory entry */
int u_ino; //the directory u_name's inode number in the disk.
char u_name[DIRSIZ];
} u_dent;
int *u_pdir;/* inode of parent directory of dirp */
int u_ofile[NOFILE]; /* pointers to file structures of open files */
int u_arg[5]; /* arguments to current system call */
int u_qsav[2]; /* label variable for quits & interrupts */
int u_ssav[2]; /* label variable for swapping */
int u_utime;/* this process user time */
int u_stime;/* this process system time */
int u_cutime[2]; /* sum of childs’ utimes */
int u_cstime[2]; /* sum of childs’ stimes */
int *u_ar0;/* address of users saved R0 */
int u_prof[4]; /* profile arguments */
char u_intflg; /* catch intr from sys */
char u_pad;
char u_kernstack[802]; // 每个线程的内核栈
};
/*
* 进程u变量，其总大小大约4K, 位于内核虚拟地址[0o140000, 0o150000]。
*/
struct
{
//所有线程的“u变量”
struct U_Thread u_threads[NTHREADS_PROC];
//signal是进程级的，但处理过程运行在线程上下文中
int u_signal[NSIG];/* disposition of signals */
//新创建线程默认的u/gid
char u_uid;/* effective user id */
char u_gid;/* effective group id */
char u_ruid;/* real user id */
char u_rgid;/* real group id */
int u_uisa[16]; /* prototype segmentation addresses */
int u_uisd[16]; /* prototype segmentation descriptors */
int u_tsize;/* text size (*64) */
int u_dsize;/* data size (*64) */
int u_ssize;/* stack size (*64) */
//线程栈分配记录，为了提高效率，可采用链表实现。这里简单起见，采用数组。
struct map u_stackmap[NTHREAD_PROC];
int u_sep;/* flag for I and D separation */
struct proc *u_procp;
int u_curthd; //Index for current thread structure in u_threads
}u;
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线程的实现方案如下。
1．用户可动态创建、销毁、挂起、恢复、退出线程。
2．每个进程启动时，至少有一个线程，那就是主线程（入口函数是main）。程序可以创建其他线程，当线程执行函数返回后，线程也就退出了。当所有线程都退出后，进程才会退出，但有一种情况例外，那就是主线程退出。一旦主线程退出，进程就退出了，原因在后面会有解释。
3．每当线程退出时，它占用的用户栈会被释放，但分配的堆内存不会释放，这是由于当前内存分配时并没有线程记录（当然如果要加上也可以）。
4．每个线程都有自己的用户栈和内核栈，并且内核栈大小固定，不可调节；用户栈大小可由调用者在创建线程时设定，但线程运行期间也不可调节。当用户栈溢出时，MMU不能检测到它并触发栈违例自陷。但内核会定期检查它（频率是60HZ），从而触发SIGSTK信号。这样的实现是基于目前的虚存机制，如果采用页式虚存，则栈溢出监测和大小自动调节的实现会容易得多。而且PDP
11/40只提供了SLR寄存器来监测内核模式下的栈指针，对于用户模式下栈指针的监控，目前没有更好的手段。
5．一个线程不仅可以挂起、恢复或终止本进程内线程；而且可以挂起、恢复或终止其他进程内线程，但必须有root（超级用户）权限。
6．只有当进程内所有线程都处于挂起状态时，进程才被认为是挂起状态，否则处于运行状态。
7．当进程换出后，其数据段被释放，其内所有线程均无法运行。
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