进程、线程与协程

并发编程的三个抽象层次

进程是资源隔离的单位，线程是 CPU 调度的单位，协程是用户态的轻量并发单元。三者在创建开销、内存消耗、切换代价上差异巨大。理解它们的本质区别，是写出高性能并发程序的基础。

进程线程协程上下文切换PCBGo 协程用户态线程

STEP_1

写时复制（Copy-on-Write）是 fork 的性能优化：子进程初始时与父进程共享物理内存页，只有当某方尝试写入时才真正复制该页。这使得 fork+exec 的模式（创建子进程立即执行新程序）非常高效，因为共享的内存页根本不需要复制。

资源隔离的基本单位 — PROCESSING

process.log

// Linux fork() 创建进程
pid_t pid = fork();

if (pid == 0) {
  // 子进程：拥有完整独立的地址空间副本
  // 修改变量不影响父进程（写时复制 COW）
  printf("Child PID: %d\n", getpid());
  execve("/bin/ls", args, env);  // 替换进程映像
} else {
  // 父进程
  printf("Parent, child PID: %d\n", pid);
  waitpid(pid, &status, 0);      // 等待子进程退出
}

// 进程控制块 PCB 包含：
// - PID / PPID
// - 虚拟地址空间映射
// - 打开的文件描述符表
// - 信号处理函数表
// - CPU 寄存器快照（上下文）

进程：进程是操作系统分配资源（内存、文件描述符、网络端口）的基本单位。每个进程拥有独立的虚拟地址空间，进程间通过 IPC（管道、Socket、共享内存）通信。创建进程需要 fork() 复制父进程的完整内存空间，代价高昂（典型耗时 1-10ms）。

实时沙盒SANDBOX

FAULT_INJECTED

快速场景

手动调节

并发单元数量

同时运行的进程/线程/协程数

1000个

并发数适中，系统负载正常

并发单元类型

影响内存消耗和切换代价

协程适合大规模 IO 并发

IO 密集型负载

关闭表示 CPU 密集型