1.1 内核的执行单元：任务

Posted 2023-01-02 broler

进程、线程与任务

进程是满足用户需求的一系列正在执行的任务。有的进程服务于医疗；有的进程服务于电影娱乐；有的进程服务于游戏；有的进程却跨了很多个应用领域。这些进程在用户看来是按行业区分的，但是在操作系统看来它们都是对操作系统所管理的硬件资源的请求。从应用上来看，进程是一个个不同应用种类的服务；从操作系统看来，进程是不同种类硬件资源的消费者。

进程对硬件资源的需求大体分为磁盘I/O、网络I/O、内存、CPU和显卡，这些硬件资源也是计算机硬件所能提供的5种主要的资源。但计算机硬件资源是有限的，操作系统要找到合理分配资源的方式，如果利用不恰当，则会造成资源浪费。

无论哪种服务都需要有CPU的参与，而对其他资源的依赖很多都是非独占的，例如几个进程一起使用内存、网络和显卡等。但是在一个CPU上同一时刻只能运行一个任务。

进程调度是指调度CPU，所有的代码逻辑都运行在CPU上，包括调度算法本身。但是随着各个服务的复杂化和智能化，对于磁盘I/O或者显卡的请求会出现越来越无法充分并行的情况（即资源不足），而CPU也越来越具有并行能力（即CPU资源逐渐相对充足）。周边硬件为了提高效率，已经具备越来越强大的异构计算能力，例如在网卡中存在额外的小型CPU，网卡的收发数据可以直接绕过系统中的CPU操作内存。

多任务的需求非常大。多任务带来的副作用是资源竞争与对执行实体的调度，这个副作用很快就占据了操作系统核心逻辑的主要内容。如果是可以单任务完成的需求，则可以完全不需要操作系统，这种程序叫作裸片程序。

要在一个只能运行一个代码流水线的CPU上运行多个并行的代码逻辑，则需要分时分配CPU资源。这种分时复用的策略对于磁盘I/O、网络和GPU等周边资源一样有效。