Linux 多进程和多线程的优缺点

时间:2022-05-31 16:39:31

在Linux下编程多用多进程编程少用多线程编程

         IBM有个家伙做了个测试,发现切换线程context的时候,windows比linux快一倍多。进出最快的锁(windows2k的 critical section和linux的pthread_mutex),windows比linux的要快五倍左右。当然这并不是说linux不好,而且在经过实际编程之后,综合来看我觉得linux更适合做high performance server,不过在多线程这个具体的领域内,linux还是稍逊windows一点。这应该是情有可原的,毕竟unix家族都是从多进程过来的,而 windows从头就是多线程的。

如果是UNIX/linux环境,采用多线程没必要。

多线程比多进程性能高?误导!

应该说,多线程比多进程成本低,但性能更低

在UNIX环境,多进程调度开销比多线程调度开销,没有显著区别,就是说,UNIX进程调度效率是很高的。内存消耗方面,二者只差全局数据区,现在内存都很便宜,服务器内存动辄若干G,根本不是问题。

多进程是立体交通系统,虽然造价高,上坡下坡多耗点油,但是不堵车。

多线程是平面交通系统,造价低,但红绿灯太多,老堵车。

我们现在都开跑车,油(主频)有的是,不怕上坡下坡,就怕堵车。

高性能交易服务器中间件,如TUXEDO,都是主张多进程的。实际测试表明,TUXEDO性能和并发效率是非常高的。TUXEDO是贝尔实验室的,与UNIX同宗,应该是对UNIX理解最为深刻的,他们的意见应该具有很大的参考意义。

 

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多线程的优点:

无需跨进程边界; 程序逻辑和控制方式简单; 所有线程可以直接共享内存和变量等; 线程方式消耗的总资源比进程方式好; 多线程缺点:

每个线程与主程序共用地址空间,受限于2GB地址空间; 线程之间的同步和加锁控制比较麻烦; 一个线程的崩溃可能影响到整个程序的稳定性; 到达一定的线程数程度后,即使再增加CPU也无法提高性能,例如Windows Server 2003,大约是1500个左右的线程数就快到极限了(线程堆栈设定为1M),如果设定线程堆栈为2M,还达不到1500个线程总数; 线程能够提高的总性能有限,而且线程多了之后,线程本身的调度也是一个麻烦事儿,需要消耗较多的CPU

 

多进程优点:

每个进程互相独立,不影响主程序的稳定性,子进程崩溃没关系; 通过增加CPU,就可以容易扩充性能; 可以尽量减少线程加锁/解锁的影响,极大提高性能,就算是线程运行的模块算法效率低也没关系; 每个子进程都有2GB地址空间和相关资源,总体能够达到的性能上限非常大 多线程缺点:

逻辑控制复杂,需要和主程序交互; 需要跨进程边界,如果有大数据量传送,就不太好,适合小数据量传送、密集运算 多进程调度开销比较大; 最好是多进程和多线程结合,即根据实际的需要,每个CPU开启一个子进程,这个子进程开启多线程可以为若干同类型的数据进行处理。当然你也可以利用多线程+多CPU+轮询方式来解决问题……

方法和手段是多样的,关键是自己看起来实现方便有能够满足要求,代价也合适。

 

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进程的优点:

1)顺序程序的特点:具有封闭性和可再现性;

2)程序的并发执行和资源共享。多道程序设计出现后,实现了程序的并发执行和资源共享,提高了系统的效率和系统的资源利用率。 进程的缺点:

操作系统调度切换多个线程要比切换调度进程在速度上快的多。而且进程间内存无法共享,通讯也比较麻烦。

线程之间由于共享进程内存空间,所以交换数据非常方便;在创建或撤消进程时,由于系统都要为之分配和回收资源,导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。    

 

线程的优点:

1)它是一种非常"节俭"的多任务操作方式。在Linux系统下,启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间,建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段,这是一种"昂贵"的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程,它们彼此之间使用相同的地址空间,共享大部分数据,启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间,而且,线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。当然,在具体的系统上,这个数据可能会有较大的区别;

2)线程间方便的通信机制,由于同一进程下的线程之间共享数据空间,所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用,这不仅快捷,而且方便;

3)使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时,不同的线程运行于不同的CPU上;

4)改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程,成为几个独立或半独立的运行部分,这样的程序会利于理解和修改。 线程的缺点: 1.调度时, 要保存线程状态,频繁调度, 需要占用大量的机时; 2.程序设计上容易出错(线程同步问题)。




另一篇文章:

嵌入式Linux中文站,关于多进程和多线程,教科书上最经典的一句话是“进程是资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位”。这句话应付考试基本上够了,但如果在工作中遇到类似的选择问题,那就没有那么简单了,选的不好,会让你深受其害。


经常在网络上看到有XDJM问“多进程好还是多线程好?”、"Linux下用多进程还是多线程?"等等期望一劳永逸的问题,只能说:没有最好,只有更好,根据实际情况来判断,哪个更加合适就是哪个好。


我们按照多个不同的维度,来看看多进程和多线程的对比(注:因为是感性的比较,因此都是相对的,不是说一个好得不得了,另一个差的无法忍受)

维度

多进程

多线程

总结

数据共享、同步

数据是分开的:共享复杂,需要用IPC;同步简单

多线程共享进程数据:共享简单;同步复杂

各有优势

内存、CPU

占用内存多,切换复杂,CPU利用率低

占用内存少,切换简单,CPU利用率高

线程占优

创建销毁、切换

创建销毁、切换复杂,速度慢 

创建销毁、切换简单,速度快 

线程占优 

编程调试

编程简单,调试简单

编程复杂,调试复杂

进程占优 

可靠性

进程间不会相互影响 

一个线程挂掉将导致整个进程挂掉

进程占优

分布式 

适应于多核、多机分布 ;如果一台机器不够,扩展到多台机器比较简单

适应于多核分布

进程占优



1)需要频繁创建销毁的优先用线程。
实例:web服务器。来一个建立一个线程,断了就销毁线程。要是用进程,创建和销毁的代价是很难承受的。
2)需要进行大量计算的优先使用线程。
所谓大量计算,当然就是要消耗很多cpu,切换频繁了,这种情况先线程是最合适的。
实例:图像处理、算法处理
3)强相关的处理用线程,若相关的处理用进程。
什么叫强相关、弱相关?理论上很难定义,给个简单的例子就明白了。
一般的server需要完成如下任务:消息收发和消息处理。消息收发和消息处理就是弱相关的任务,而消息处理里面可能又分为消息解码、业务处理,这两个任务相对来说相关性就要强多了。因此消息收发和消息处理可以分进程设计,消息解码和业务处理可以分线程设计。
4)可能扩展到多机分布的用进程,多核分布的用线程。
5)都满足需求的情况下,用你最熟悉、最拿手的方式。


至于”数据共享、同步“、“编程、调试”、“可靠性”这几个维度的所谓的“复杂、简单”应该怎么取舍,只能说:没有明确的选择方法。一般有一个选择原则:如果多进程和多线程都能够满足要求,那么选择你最熟悉、最拿手的那个。