線程的實(shí)現(xiàn)方式

線程已在許多系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)窜护，但各系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式并不完全相同效斑，有的系統(tǒng)，特別是一些數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)柱徙，如infomix所實(shí)現(xiàn)的是用戶級(jí)線程缓屠，另一些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是內(nèi)核支持線程或同時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)核支持線程和用戶支持線程

內(nèi)核支持線程KST（Kernel Supported Threads）

• 描述：
  在OS中的所有進(jìn)程，無(wú)論是系統(tǒng)進(jìn)程還是用戶進(jìn)程护侮，都是在操作系統(tǒng)內(nèi)核的支持下運(yùn)行的敌完，是與內(nèi)核緊密相關(guān)的。而內(nèi)核支持線程同樣是在內(nèi)核的支持下運(yùn)行的羊初，它們的創(chuàng)建滨溉、阻塞、撤銷凳忙、和切換等业踏，也都是在內(nèi)核空間實(shí)現(xiàn)的。為了對(duì)內(nèi)核線程進(jìn)行控制和管理涧卵，在內(nèi)核空間也為每一個(gè)內(nèi)核線程設(shè)置了一個(gè)線程控制塊勤家，內(nèi)核根據(jù)該控制塊而感知某線程的存在，并對(duì)其加以控制柳恐。目前大多數(shù)OS都支持線程伐脖。

• 優(yōu)點(diǎn)：

  1. 在多處理機(jī)系統(tǒng)中热幔，內(nèi)核能夠同時(shí)調(diào)度同一進(jìn)程中的多個(gè)線程并行執(zhí)行
  2. 如果進(jìn)程中的一個(gè)線程被阻塞了，內(nèi)核可以調(diào)度該進(jìn)程中的其他線程占有處理機(jī)運(yùn)行讼庇，也可以運(yùn)行其他進(jìn)程中的線程
  3. 內(nèi)核支持線程具有很小的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和堆棧绎巨，線程的切換比較快，切換開(kāi)銷小
  4. 內(nèi)核本身也可以采用多線程技術(shù)蠕啄，可以提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度和效率

• 缺點(diǎn)：
  對(duì)于用戶的線程切換而言场勤，其模式切換的開(kāi)銷比較大，在同一個(gè)進(jìn)程中歼跟，從一個(gè)線程切換到另一個(gè)線程時(shí)和媳，需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)到核心態(tài)進(jìn)行，這是因?yàn)橛脩暨M(jìn)程的線程在用戶態(tài)運(yùn)行哈街，而線程的調(diào)度和管理是在內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的留瞳，系統(tǒng)開(kāi)銷較大

用戶級(jí)線程ULT（User Level Threads）

• 描述：
  用戶級(jí)線程是在用戶空間中實(shí)現(xiàn)的。線程的創(chuàng)建骚秦、撤銷她倘、同步、通信等功能作箍，無(wú)需內(nèi)核支持硬梁，即用戶級(jí)線程與內(nèi)核無(wú)關(guān)，這些線程的任務(wù)控制塊都是設(shè)置在用戶空間胞得，而線程所執(zhí)行的操作無(wú)需內(nèi)核的幫助靶溜，因而內(nèi)核完全不知道用戶線程的存在

• 優(yōu)點(diǎn)：

  1. 線程的切換不需要轉(zhuǎn)到內(nèi)核空間，節(jié)省了模式切換的開(kāi)銷
  2. 調(diào)度算法可以由進(jìn)程根據(jù)需要懒震，對(duì)自己的線程選擇調(diào)度算法進(jìn)行管理和調(diào)度罩息，而與OS的低級(jí)調(diào)度算法無(wú)關(guān)
  3. 用戶級(jí)線程的實(shí)現(xiàn)與OS平臺(tái)無(wú)關(guān)，因?yàn)閷?duì)于線程管理的代碼是屬于用戶程序的一部分个扰，因此用戶級(jí)線程甚至可以在不支持線程機(jī)制的操作平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)

• 缺點(diǎn)：

  1. 系統(tǒng)調(diào)用阻塞問(wèn)題瓷炮，再基于進(jìn)程機(jī)制的OS中，大多數(shù)系統(tǒng)調(diào)用將使進(jìn)程阻塞递宅，因此當(dāng)線程執(zhí)行一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用時(shí)娘香，不僅該線程被阻塞，而且進(jìn)程內(nèi)的所有線程會(huì)被阻塞办龄。而內(nèi)核支持線程中的其他線程依然能運(yùn)行

  2. 不能利用多處理機(jī)進(jìn)行多重處理的優(yōu)點(diǎn)烘绽，內(nèi)核每次分配給一個(gè)進(jìn)程的僅有一個(gè)CPU，因此俐填，進(jìn)程中僅有一個(gè)線程能執(zhí)行安接，在該線程放棄CPU前，其他線程只能等待

組合方式

• 用戶級(jí)線程通過(guò)時(shí)分多路復(fù)用內(nèi)核支持線程來(lái)實(shí)現(xiàn)英融。組合方式的線程中盏檐，同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)多個(gè)線程可以同時(shí)在多處理機(jī)上并行執(zhí)行歇式，并且阻塞一個(gè)線程，不需要把整個(gè)線程都阻塞

線程的實(shí)現(xiàn)

內(nèi)核支持線程的實(shí)現(xiàn)

• 系統(tǒng)在創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程的時(shí)候胡野，便為其分配一個(gè)任務(wù)數(shù)據(jù)區(qū)PTDA（Per Task Data Area）材失，其中包含若干個(gè)線程控制塊TCB空間，這些TCB及其所在的任務(wù)數(shù)據(jù)區(qū)被保存到內(nèi)核中硫豆，每當(dāng)進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)線程時(shí)龙巨，便為線程分配PDTA中的一個(gè)TCB，將有關(guān)信息填入到該TCB中熊响，并為其分配其運(yùn)行時(shí)所需的必要資源

用戶級(jí)線程的實(shí)現(xiàn)

• 用戶級(jí)線程是在用戶空間實(shí)現(xiàn)的恭应，所有的用戶級(jí)線程都具有相同的結(jié)構(gòu)，它們都運(yùn)行在一個(gè)中間系統(tǒng)上耘眨，當(dāng)前有兩種方式實(shí)現(xiàn)中間系統(tǒng)，即運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)和內(nèi)核控制線程