核心級(jí)線程及線程調(diào)

第十九講核心級(jí)線程，線程調(diào)度目的與要求：掌握核心級(jí)線程實(shí)現(xiàn)原理,及典型的線程調(diào)度方法.重點(diǎn)與難點(diǎn)：線程核心實(shí)現(xiàn)方法和混合實(shí)現(xiàn)方法.組調(diào)度方法,多級(jí)調(diào)度原則.作業(yè)：4，6線程實(shí)現(xiàn)二.核心級(jí)線程

由操作系統(tǒng)內(nèi)核提供線程創(chuàng)建，結(jié)束，同步等系統(tǒng)調(diào)用。當(dāng)進(jìn)程被創(chuàng)建時(shí)，內(nèi)核同時(shí)為進(jìn)程創(chuàng)建第一個(gè)核心級(jí)線程，運(yùn)行用戶主程序；以后可調(diào)用創(chuàng)建線程系統(tǒng)調(diào)用，創(chuàng)建新的線程。

內(nèi)核調(diào)度以線程為單位。核心級(jí)線程既運(yùn)行用戶程序，在自陷/中斷進(jìn)管時(shí)又運(yùn)行核心程序。LL進(jìn)程1進(jìn)程2線程調(diào)度CPULLLCPU…創(chuàng)建核心級(jí)線程系統(tǒng)調(diào)用處理過程：接收新線程執(zhí)行函數(shù)地址，初始變量值，用戶棧地址，私有區(qū)地址；在核心空間中分配TCB，核心棧；初始化上述表格及運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)；將線程狀態(tài)改為就緒；運(yùn)行核心線程調(diào)度程序；恢復(fù)被調(diào)度線程的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。操作 用戶級(jí)線程核心級(jí)線程進(jìn)程創(chuàng)建(ms) 52 350 1700使用信號(hào)量同步(ms) 66 390 200特點(diǎn)：可支持同一進(jìn)程內(nèi)線程在多CPU上的并行；線程狀態(tài)由內(nèi)核調(diào)度程序完全掌握；核心級(jí)線程比用戶級(jí)線程開銷大；核心級(jí)線程表格占用系統(tǒng)空間。*在SPARC工作站上不同線程、進(jìn)程操作開銷比較

三.混合實(shí)現(xiàn)用戶用多線程庫(kù)函數(shù)編程，多線庫(kù)合理安排用戶級(jí)線程使用內(nèi)核級(jí)線程。用戶按用戶程序的并發(fā)度安排使用用戶級(jí)線程，多線庫(kù)程序參考計(jì)算機(jī)CPU個(gè)數(shù)安排使用核心級(jí)線程。多線庫(kù)調(diào)度L多線庫(kù)調(diào)度L進(jìn)程1進(jìn)程2線程調(diào)度CPULLL……CPU…四. 純內(nèi)核線程

純粹運(yùn)行內(nèi)核程序的線程，不提供創(chuàng)建此類線程的系統(tǒng)調(diào)用界面，由系統(tǒng)初始化時(shí)創(chuàng)建，用來處理核心的一些異步事務(wù)。如定時(shí)進(jìn)行頁(yè)面交換，定時(shí)刷新文件緩沖區(qū)，異步I/O請(qǐng)求的處理等。線程調(diào)度線程調(diào)度原則：讓CPU充分被利用；同進(jìn)程的線程盡量一起運(yùn)行（提高系統(tǒng)吞吐率）一.負(fù)載共享原則:讓任意進(jìn)程中的任意線程可在任意處理機(jī)上運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)有一全局就緒隊(duì)列，每個(gè)處理機(jī)在運(yùn)行調(diào)度程序時(shí)都可從全局隊(duì)列中選擇合適線程來運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)負(fù)載均勻分布到處理機(jī)上。實(shí)現(xiàn)容易。缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)相關(guān)線程同時(shí)運(yùn)行；線程切換可能頻繁。二、負(fù)載綁定如果將線程指定到處理機(jī)上運(yùn)行而又允許處理機(jī)在執(zhí)行到因I/O或同步等操作時(shí)而進(jìn)行調(diào)度切換到其它線程，這種情況就是處理機(jī)與線程的綁定。三.組調(diào)度原則：讓同一進(jìn)程中的線程在多CPU上同時(shí)運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)：·獨(dú)占式組調(diào)度：將多個(gè)CPU同時(shí)分配給同一組線程，直到所有線程運(yùn)行結(jié)束。·引導(dǎo)型組調(diào)度：當(dāng)CPU調(diào)度了進(jìn)程中的一個(gè)線程時(shí)，通過機(jī)間中斷通知其它CPU調(diào)度同一進(jìn)程中的其它線程。·浮動(dòng)型組調(diào)度：當(dāng)某個(gè)CPU調(diào)度了進(jìn)程中的一個(gè)線程時(shí)，同時(shí)也幫助把該進(jìn)程的某些線程調(diào)度到其它CPU上，通過機(jī)間中斷通知其它CPU去做線程切換。特點(diǎn)：同一作業(yè)的多線程并發(fā)性好；減少了因同一作業(yè)線程間同步較多而相互等待時(shí)間，減少了線程切換次數(shù)。四.獨(dú)占處理機(jī)調(diào)度(獨(dú)占式組調(diào)度)：原則：讓同一進(jìn)程中的線程在多CPU上同時(shí)獨(dú)占運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)：把進(jìn)程所需要的CPU一次性分給進(jìn)程。特點(diǎn)：CPU利用率不高；線程運(yùn)行過程中沒有線程切換；避免了線程間同步時(shí)間因調(diào)度問題延長(zhǎng)。五.多級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)度基礎(chǔ)：有用戶級(jí)和核心級(jí)線程支持。原則：動(dòng)態(tài)創(chuàng)建線程，內(nèi)核調(diào)度程序調(diào)度核心級(jí)線程占用CPU，多線庫(kù)調(diào)度程序調(diào)度用戶級(jí)線程占用核心級(jí)線程。核心調(diào)度策略：支持組調(diào)度，保證負(fù)載共享。多線庫(kù)調(diào)度策略：支持優(yōu)先調(diào)度運(yùn)行關(guān)鍵任務(wù)的線程，支持負(fù)載共享。特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)創(chuàng)建線程可以減少多線程庫(kù)和內(nèi)核的內(nèi)存