1、用户级线程的局限:用户级线程的切换不需要进入内核,内核不知道各个线程(TCB)的存在,所以如果某个线程进入内核并且发生阻塞后,内核可能会对进程进行调度,从而阻塞了所有的线程。例如chrome中的每个标签页都是线程,如果某个网页卡了,整个浏览器都动不了,其他网页也点不了,因为CPU已经把控制权交给别的进程了。因为内核不知道多线程的存在,自然不能给线程分配硬件,不能发挥多核处理器的优势。
多处理器与多核的区别:多核有多个CPU,但是只有一个内存和一个MMU,只有一套内存映射。多处理器有多个内存和MMU。
多进程无法发挥多核的价值:因为无论怎么切换进程,只有一个MMU,仍需要承受切换内存映射表的开销。
用户级线程无法发挥多核的价值:因为内核不知道该进程中多线程的存在,无法为线程分配CPU硬件,所以无法充分利用多核。
2、用户级线程和内核级线程
内核级线程对每个线程都有两个栈,一个用户栈,在调用用户级过程时用,一个内核栈,调用内核级过程时用。内核级线程中,一个TCB关联两个栈,TCB切换时要把用户栈和内核栈都切换掉,TCB在内核中。
一旦调用int进行中断进入内核,硬件会自动初始化一个内核栈,其中存储着往回连接到用户栈的SS:SP、EFLAGS、线程的段地址CS、int的下一条指令(返回指令)CS。当系统调用发生阻塞时,使用next进行调度,使用switch_to切换TCB,根据TCB找到内核栈指针,通过ret切换到某个内核程序。
当程序在内核中溜达完了以后,使用iret指令将内核栈中底部的5个数据弹出,返回到用户栈。
3、内核级线程切换五段论
A用户栈->A内核栈->schedule调度(对应于用户级线程中的yield,调度算法是操作系统设计好的,用户不能自己定义)->B内核栈->B用户栈
4、ThreadCreate
申请内存作TCB,初始化好内核栈(填好那五个参数,补个iret),连接好内核栈与用户栈,tcb状态置为就绪,tcb入队