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2018/2/22
linux线程的实现 - aitao - 博客园
https://www.cnblogs.com/zhaoyl/p/3620204.html 1/4
linux线程的实现
首先从OS设计原理上阐明三种线程：内核线程、轻量级进程、用户线程
内核线程
内核线程就是内核的分身，一个分身可以处理一件特定事情。这在处理异步事件如异步IO时特别有用。内核
线程的使用是廉价的，唯一使用的资源就是内核栈和上下文切换时保存寄存器的空间。支持多线程的内核叫
做多线程内核(Multi-Threads kernel )。
轻量级进程
轻量级线程(LWP)是一种由内核支持的用户线程。它是基于内核线程的高级抽象，因此只有先支持内核线
程，才能有LWP。每一个进程有一个或多个LWPs，每个LWP由一个内核线程支持。这种模型实际上就是恐
龙书上所提到的一对一线程模型。在这种实现的操作系统中，LWP就是用户线程。
由于每个LWP都与一个特定的内核线程关联，因此每个LWP都是一个独立的线程调度单元。即使有一个
LWP在系统调用中阻塞，也不会影响整个进程的执行。
轻量级进程具有局限性。首先，大多数LWP的操作，如建立、析构以及同步，都需要进行系统调用。系统调
用的代价相对较高：需要在user mode和kernel mode中切换。其次，每个LWP都需要有一个内核线程支
持，因此LWP要消耗内核资源（内核线程的栈空间）。因此一个系统不能支持大量的LWP。
注：
LWP的术语是借自于SVR4/MP和Solaris 2.x。有些系统将LWP称为虚拟处理器。而将之称为轻量级进程
的原因可能是：在内核线程的支持下，LWP是独立的调度单元，就像普通的进程一样。所以LWP的最大
特点还是每个LWP都有一个内核线程支持。
用户线程
LWP虽然本质上属于用户线程，但LWP线程库是建立在内核之上的，LWP的许多操作都要进行系统调用，
因此效率不高。而这里的用户线程指的是完全建立在用户空间的线程库，用户线程的建立，同步，销毁，调
度完全在用户空间完成，不需要内核的帮助。因此这种线程的操作是极其快速的且低消耗的。
上图是最初的一个用户线程模型，从中可以看出，进程中包含线程，用户线程在用户空间中实现，内核并没
有直接对用户线程进程调度，内核的调度对象和传统进程一样，还是进程本身，内核并不知道用户线程的存
在。用户线程之间的调度由在用户空间实现的线程库实现。
这种模型对应着恐龙书中提到的多对一线程模型，其缺点是一个用户线程如果阻塞在系统调用中，则整个进
程都将会阻塞。
加强版的用户线程——用户线程+LWP
这种模型对应着恐龙书中多对多模型。用户线程库还是完全建立在用户空间中，因此用户线程的操作还是很
廉价，因此可以建立任意多需要的用户线程。操作系统提供了LWP作为用户线程和内核线程之间的桥
梁。LWP还是和前面提到的一样，具有内核线程支持，是内核的调度单元，并且用户线程的系统调用要通
过LWP，因此进程中某个用户线程的阻塞不会影响整个进程的执行。用户线程库将建立的用户线程关联
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