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  • 内核线程和用户线程(SMP)

    用户级和内核级线程 
    用户级线程:任何应用程序都可以通过使用线程库设计成多线程程序。线程库是用于用户级线程管理的一个例程句,它包含用于创建和销毁线程的代码、在线程间传递消息和数据的代码、调度线程执行的代码以及保存和恢复线程上下文的代码。该情况下所有活动发生在用户空间中,并且发生在一个进程中,而内核并不知道这些活动。内核继续以进程为单位进行调度。 
    用户级线程优点所有线程管理数据结构都在一个进程的用户地址空间中,线程切换不需要内核态特权,因此,进程不需要为了线程管理切换到内核态。 
    1.用户级线程执行一个系统调用时,不仅这个线程会阻塞,进程中所有的线程都会阻塞
     
    2.一个多线程应用程序不能利用多处理技术。内核一次只把一个进程分配给一个处理器,因此一个进程中只有一个线程可以执行
     
    内核级线程:有关线程管理的所有工作都是由内核完成的。 
    内核级线程优点: 
    1.内核可以同时把同一个进程中的多个线程调度到多个处理器中 
    2.如果进程中一个线程被阻塞,内核可以调度同一个进程中的另一个线程。内核级线程方法的另一个优点是内核例程自身也可以使用多线程

    SMP(对称多处理结构) 
    SMP中有多个处理器,每个都有它自己的控制单元、算数逻辑单元和寄存器 

    Attention: 
    用户级线程: 
    同一进程中只能同时有一个线程在运行,如果有一个线程使用了系统调用而阻塞,那么整个进程都会被挂起。另外,页面失效也会产生同样的问题。 
    内核级线程: 
    内核支持线程执行系统调用指令时,只导致该线程被中断

    以下是用户级线程和内核级线程的区别:

    (1)内核支持线程是OS内核可感知的,而用户级线程是OS内核不可感知的。

    (2)用户级线程的创建、撤消和调度不需要OS内核的支持,是在语言(如Java)这一级处理的;而内核支持线程的创建、撤消和调度都需OS内核提供支持,而且与进程的创建、撤消和调度大体是相同的。

    (3)用户级线程执行系统调用指令时将导致其所属进程被中断,而内核支持线程执行系统调用指令时,只导致该线程被中断。

    (4)在只有用户级线程的系统内,CPU调度还是以进程为单位,处于运行状态的进程中的多个线程,由用户程序控制线程的轮换运行;在有内核支持线程的系统内,CPU调度则以线程为单位,由OS的线程调度程序负责线程的调度。

    (5)用户级线程的程序实体是运行在用户态下的程序,而内核支持线程的程序实体则是可以运行在任何状态下的程序。

    内核线程的优点:

    (1)当有多个处理机时,一个进程的多个线程可以同时执行。

    缺点:

    (1)由内核进行调度。

    用户进程的优点:

    (1) 线程的调度不需要内核直接参与,控制简单。

    (2) 可以在不支持线程的操作系统中实现。

    (3) 创建和销毁线程、线程切换代价等线程管理的代价比内核线程少得多。

    (4) 允许每个进程定制自己的调度算法,线程管理比较灵活。

    (5) 线程能够利用的表空间和堆栈空间比内核级线程多。

    (6) 同一进程中只能同时有一个线程在运行,如果有一个线程使用了系统调用而阻塞,那么整个进程都会被挂起。另外,页面失效也会产生同样的问题。

    缺点:

    (1)资源调度按照进程进行,多个处理机下,同一个进程中的线程只能在同一个处理机下分时复用

    进程:包括一个存放进程映像(程序、数据、栈和进程控制块中定义属性的集合)的虚拟地址空间,一个进程总是拥有对资源的控制和所有权,包括内存、I/O通道、I/O设备和文件。 
    进程控制块:标识符、状态、优先级、程序计数器、内存指针、上下文数据… 
    多线程:操作系统中单个进程内支持多个并发执行路径的能力。在多线程环境中,进程被定义成一个资源分配的单位和一个被保护的单位。在一个进程中,可能有一个或多个线程,每个线程有:

    1. 线程运行状态
    2. 线程上下文
    3. 一个执行栈
    4. 用于每个线程局部变量的静态存储空间
    5. 与进程内的其它线程共享的对进程的内存和资源的访问

    一个简单的进程模型包括:进程控制块、用户地址空间、用户栈和内核栈(进程执行中管理调用/返回行为) 
    简单进程模型

    多线程环境中,进程仍然只有一个与之关联的进程控制块和用户地址空间。但是每个线程都有独立的栈,还有独立的控制块用于包含寄存器优先级和其它线程相关状态信息。 
    这里写图片描述

    参考:https://blog.csdn.net/wxywxywxy110/article/details/60780935

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Lune-Qiu/p/9343108.html
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