绿色线程的缺点：宿主内核线程块

Question

我目前正在学习操作系统，我对Implementing Multi-Threaded Processes的某些部分理解有困难。

具体来说，教科书解释说，我们可以通过Per-Processor Kernel Threads的系统来实现用户级线程。该系统的详细说明如下：

当应用程序启动时，用户级线程库为主机上的每个处理器创建一个内核线程。只要系统上没有其他活动，内核就会为这些线程中的每一个分配一个处理器。每个内核线程并行执行用户级调度程序：将下一个线程从用户级就绪列表中拉出，并运行它。由于线程调度决策发生在用户级别，因此它们可以灵活且特定于应用程序。

但是，接下来，它也提到了这个系统有一些缺点，类似于绿色线程。下面提到了一些缺点

• 任何时候用户级线程调用内核，它的宿主内核线程都会阻塞。这可以防止线程库同时在该处理器上运行不同的用户级线程。

• 每当内核对内核线程进行时间切片时，它正在运行的用户级线程也会暂停。在内核线程恢复之前，该库无法恢复该线程。

我不能完全理解他们两个。 这是我的问题。

1. 如果用户级线程调用内核，为什么宿主内核线程会阻塞在这个系统中？
2. kernel time-slices a kernel thread 是什么意思？
3. 如果内核对内核线程进行时间切片，为什么用户级线程运行被挂起？

谢谢。

Answer 1

您所描述的有时在教科书中被称为多对多模型，并增加了内核线程数受限于处理器数的约束。

我不知道有任何操作系统以这种方式实现线程。 （如果有人知道一些以这种方式进行线程处理的非学术操作系统，请赐教。）这样的系统实施起来会非常复杂。

用户线程没有任何真正的优势。可悲的是，大多数操作系统教科书最好使用猫盒衬垫。许多人坚持描述在现实世界中根本不存在的用户线程的理论（但不切实际）优势。所描述的是在内核线程之上运行用户线程。

这句话简直可笑：

由于线程调度决策发生在用户级别，因此它们可以灵活且特定于应用程序。

a) 你仍然会在下面拥有 [隐式] 不灵活的内核线程。

b) 如果可以通过这种方式获得更好的用户线程性能，那么操作系统对内核线程的实现将是完全无能为力的。

这是总的废话：

任何时候用户级线程调用内核，它的宿主内核线程都会阻塞。这可以防止线程库同时在该处理器上运行不同的用户级线程。

a) 有非阻塞内核调用。

b) 在某些逆行操作系统中调用 I/O 系统服务会阻塞用户线程。并非在所有操作系统中都是如此。

针对您的具体问题：

如果一个用户级线程调用内核，为什么宿主内核线程会阻塞在这个系统中？

见上文。它只发生在一些设计不佳的操作系统中的一些系统调用上。

内核时间片内核线程是什么意思？

是的，那是糟糕的英语。在线程调度中，可以给进程一个固定的时间量（“时间片”或“量子”），它可以在调度程序启动之前执行，以查看是否应该轮到另一个线程执行。如果您有一个线程在不进行 I/O 的情况下进行长时间计算，则此时间限制可防止该线程占用系统。

为什么这是这个线程模型的一个特定缺点，我无法理解。同样的事情发生在纯内核线程中。或者纯用户线程。

可悲的是，您在这里看到的是一本书，它采用了简单的概念，却把它们变得过于复杂。你有我的同情。