La 'diferencia entre proceso e hilo' es una de las preguntas más frecuentes en las entrevistas técnicas. Ambos procesos e hilos están relacionados entre sí y son muy similares, por lo que crean confusión para comprender las diferencias entre ambos. El proceso y el subproceso son una secuencia de ejecución independiente, pero ambos se diferencian de manera que los procesos se ejecutan en diferentes espacios de memoria, mientras que los subprocesos del mismo proceso se ejecutan en un espacio de memoria compartido.
En este tema, entenderemos la breve introducción de procesos e hilos y cuáles son otras diferencias entre ambos.
¿Qué es el proceso?
Un proceso es una instancia de un programa que se está ejecutando. Cuando ejecutamos un programa, no se ejecuta directamente. Se necesita algún tiempo para seguir todos los pasos necesarios para ejecutar el programa, y seguir estos pasos de ejecución se conoce como proceso.
Un proceso puede crear otros procesos para realizar múltiples tareas a la vez; Los procesos creados se conocen como. proceso clon o hijo , y el proceso principal se conoce como proceso padre . Cada proceso contiene su propio espacio de memoria y no lo comparte con los demás procesos. Se le conoce como entidad activa. Un proceso típico permanece en la memoria del siguiente modo.
Un proceso en OS puede permanecer en cualquiera de los siguientes estados:
¿Cómo funcionan los procesos?
Cuando comenzamos a ejecutar el programa, el procesador comienza a procesarlo. Se necesitan los siguientes pasos:
- En primer lugar, el programa se carga en la memoria del ordenador en código binario después de la traducción.
- Un programa requiere memoria y otros recursos del sistema operativo para ejecutarlo. Los recursos como registros, contador de programas y una pila, y estos recursos los proporciona el sistema operativo.
- Un registro puede tener una instrucción, una dirección de almacenamiento u otros datos requeridos por el proceso.
- El contador de programas mantiene el seguimiento de la secuencia del programa.
- La pila tiene información sobre las subrutinas activas de un programa de computadora.
- Un programa puede tener diferentes instancias y cada instancia del programa en ejecución se conoce como proceso individual.
Características del proceso
- Cada vez que creamos un proceso, debemos realizar una llamada al sistema separada para cada proceso en el sistema operativo. El tenedor La función () crea el proceso.
- Cada proceso existe dentro de su propia dirección o espacio de memoria.
- Cada proceso es independiente y el sistema operativo lo trata como un proceso aislado.
- Los procesos necesitan IPC (Comunicación entre procesos) para poder comunicarse entre sí.
- No se requiere una sincronización adecuada entre procesos.
¿Qué es el hilo?
Un subproceso es el subconjunto de un proceso y también se conoce como proceso ligero. Un proceso puede tener más de un subproceso, y el programador gestiona estos subprocesos de forma independiente. Todos los hilos dentro de un proceso están interrelacionados entre sí. Los hilos tienen información común, como segmento de datos, segmento de código, archivos, etc., que se comparte con sus hilos de pares. Pero contiene sus propios registros, pila y contador.
¿Cómo funciona el hilo?
Como hemos comentado, un subproceso es un subproceso o una unidad de ejecución dentro de un proceso. Un proceso puede contener desde un solo subproceso hasta varios subprocesos. Un hilo funciona de la siguiente manera:
- Cuando se inicia un proceso, el sistema operativo le asigna la memoria y los recursos. Cada hilo dentro de un proceso comparte la memoria y los recursos de ese proceso únicamente.
- Los hilos se utilizan principalmente para mejorar el procesamiento de una aplicación. En realidad, solo se ejecuta un subproceso a la vez, pero debido al rápido cambio de contexto entre subprocesos da la ilusión de que los subprocesos se ejecutan en paralelo.
- Si un solo hilo se ejecuta en un proceso, se conoce como un solo hilo Y si se ejecutan varios subprocesos simultáneamente, se conoce como subprocesos múltiples.
Tipos de hilos
Existen dos tipos de hilos, que son:
1. Hilo a nivel de usuario
Como sugiere el nombre, los subprocesos a nivel de usuario solo son administrados por los usuarios y el kernel no tiene su información.
Son más rápidos, fáciles de crear y administrar.
El kernel toma todos estos subprocesos como un solo proceso y los maneja como un solo proceso.
Los subprocesos a nivel de usuario se implementan mediante bibliotecas a nivel de usuario, no mediante llamadas al sistema.
2. Hilo a nivel de kernel
Los subprocesos a nivel de kernel son manejados por el sistema operativo y administrados por su kernel. Estos subprocesos son más lentos que los subprocesos a nivel de usuario porque el núcleo administra la información de contexto. Para crear e implementar un hilo a nivel de kernel, necesitamos realizar una llamada al sistema.
Características del hilo
- Los subprocesos comparten datos, memoria, recursos, archivos, etc., con sus subprocesos pares dentro de un proceso.
- Una llamada al sistema es capaz de crear más de un hilo.
- Cada hilo tiene su propia pila y registro.
- Los hilos pueden comunicarse directamente entre sí ya que comparten el mismo espacio de direcciones.
- Los subprocesos deben sincronizarse para evitar escenarios inesperados.
Diferencias clave entre proceso y subproceso
- Un proceso es independiente y no está contenido dentro de otro proceso, mientras que todos los subprocesos están contenidos lógicamente dentro de un proceso.
- Los procesos tienen mucho peso, mientras que los subprocesos tienen poco peso.
- Un proceso puede existir individualmente ya que contiene su propia memoria y otros recursos, mientras que un hilo no puede tener existencia individual.
- No se requiere una sincronización adecuada entre procesos. Por el contrario, los subprocesos deben sincronizarse para evitar escenarios inesperados.
- Los procesos pueden comunicarse entre sí utilizando únicamente la comunicación entre procesos; por el contrario, los hilos pueden comunicarse directamente entre sí ya que comparten el mismo espacio de direcciones.
Tabla de diferencias entre proceso y subproceso
| Proceso | Hilo |
|---|---|
| Un proceso es una instancia de un programa que se está ejecutando o procesando. | Un subproceso es un segmento de un proceso o un proceso liviano que el programador administra de forma independiente. |
| Los procesos son independientes entre sí y, por lo tanto, no comparten memoria ni otros recursos. | Los hilos son interdependientes y comparten memoria. |
| Cada proceso es tratado como un proceso nuevo por el sistema operativo. | El sistema operativo toma todos los subprocesos a nivel de usuario como un solo proceso. |
| Si el sistema operativo bloquea un proceso, el otro proceso puede continuar la ejecución. | Si se bloquea algún subproceso a nivel de usuario, todos sus subprocesos pares también se bloquean porque el sistema operativo los toma a todos como un solo proceso. |
| El cambio de contexto entre dos procesos lleva mucho tiempo ya que son pesados en comparación con los subprocesos. | El cambio de contexto entre subprocesos es rápido porque son muy livianos. |
| El segmento de datos y el segmento de código de cada proceso son independientes del otro. | Los subprocesos comparten segmentos de datos y segmentos de código con sus subprocesos pares; por lo tanto, también son iguales para otros subprocesos. |
| El sistema operativo tarda más tiempo en finalizar un proceso. | Los hilos se pueden terminar en muy poco tiempo. |
| La creación de nuevos procesos lleva más tiempo ya que cada nuevo proceso requiere todos los recursos. | Un hilo necesita menos tiempo para su creación. |