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隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，多任務(wù)操作已成為當(dāng)前操作系統(tǒng)的標(biāo)配之一。在多任務(wù)操作下，我們需要對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行合理的分配和管理，為了使進(jìn)程能夠更好地利用系統(tǒng)資源，線程被引入并使用廣泛。線程是一個(gè)輕量級(jí)的進(jìn)程，其中不同的線程可以共享相同的資源，如內(nèi)存空間，文件句柄等。Linux作為一款開放源代碼操作系統(tǒng)，在線程實(shí)現(xiàn)方面也有其獨(dú)特的機(jī)制，本文將介紹Linux線程實(shí)現(xiàn)的基本原理和機(jī)制。
基本原理
Linux線程的實(shí)現(xiàn)從內(nèi)核的進(jìn)程管理機(jī)制出發(fā)，Linux對(duì)于線程和進(jìn)程并沒有嚴(yán)格的區(qū)分，Linux中的線程實(shí)現(xiàn)方式是基于進(jìn)程的。每個(gè)進(jìn)程是由一個(gè)或多個(gè)線程組成的，在內(nèi)核中，每個(gè)線程都是一個(gè)獨(dú)立的輕量級(jí)進(jìn)程，它擁有自己的?？臻g和標(biāo)識(shí)符，但是它們同屬于同一進(jìn)程，并且共享相同的資源，如進(jìn)程空間、文件描述符等。它們可以進(jìn)行同步通信，形成一種高度協(xié)作的并行處理模型。
用戶空間中，線程間的協(xié)作可以通過信號(hào)量、互斥鎖、條件變量等POSIX線程庫提供的同步原語來完成。而在內(nèi)核空間中，Linux通過兩種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)線程衍生和調(diào)度：一種基于進(jìn)程管理的內(nèi)核級(jí)線程（LWP），一種基于調(diào)度類的硬件線程（HT）。
內(nèi)核級(jí)線程
內(nèi)核級(jí)線程是進(jìn)程的一部分，進(jìn)程可以包含一個(gè)或多個(gè)LWP，每個(gè)LWP擁有自己的線程堆棧和寄存器狀態(tài)。LWP對(duì)調(diào)度器的行為更敏感，因?yàn)樗鼈兛梢允艿狡渌鸏WP的調(diào)度干擾。LWP的線程同步操作都在內(nèi)核中完成，這將增加內(nèi)核的開銷。如果LWP的數(shù)量小于實(shí)際CPU數(shù)量，那么CPU在應(yīng)用程序和LWP之間切換運(yùn)行，CPU時(shí)間片的分配由內(nèi)核掌控。這種機(jī)制不需要硬件支持，不管CPU的數(shù)量是多少，內(nèi)核級(jí)線程始終可以運(yùn)行。然而，因?yàn)閮?nèi)核級(jí)線程的操作需要經(jīng)過內(nèi)核調(diào)用，因此會(huì)有一定的性能開銷。
硬件線程
基于調(diào)度類的硬件線程（HT）是一個(gè)硬件概念，也稱為超線程技術(shù)。這種技術(shù)利用CPU高速緩存，可以讓CPU在同一時(shí)刻能夠運(yùn)行多個(gè)線程，實(shí)現(xiàn)線程切換時(shí)無需切換CPU上下文。但是，實(shí)際上CPU的硬件線程數(shù)量是受限的，CPU就必須通過智能調(diào)度器選擇適當(dāng)?shù)木€程進(jìn)行調(diào)度，從而更大程度地提高CPU的利用率。
調(diào)度器
Linux內(nèi)核的調(diào)度器是一種將CPU的使用權(quán)分配給進(jìn)程和線程的算法。與進(jìn)程不同，線程之間存在數(shù)據(jù)共享的需求，需要考慮線程之間的不同優(yōu)先級(jí)、調(diào)度策略等問題。Linux內(nèi)核中默認(rèn)的調(diào)度策略是搶占式的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度器。該調(diào)度器會(huì)將所有處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程放在等待隊(duì)列中，并為每個(gè)進(jìn)程和線程分配一個(gè)時(shí)間片，然后按照指定的算法依次調(diào)度?？梢酝ㄟ^設(shè)置優(yōu)先級(jí)參數(shù)、調(diào)度策略等配置項(xiàng)對(duì)調(diào)度器進(jìn)行優(yōu)化。
Linux作為一種開源的操作系統(tǒng)，它的線程實(shí)現(xiàn)機(jī)制提供了方便的多線程編程接口，能夠更好地支持高并發(fā)需求。Linux的線程實(shí)現(xiàn)機(jī)制是基于進(jìn)程管理的，通過內(nèi)核級(jí)線程和硬件線程兩種機(jī)制實(shí)現(xiàn)線程的衍生和調(diào)度。同時(shí)，Linux內(nèi)核中的調(diào)度器則是實(shí)現(xiàn)線程間并發(fā)協(xié)作的關(guān)鍵，通過合理的調(diào)度策略來完成線程的調(diào)度和分配。了解Linux的線程實(shí)現(xiàn)機(jī)制對(duì)于開發(fā)高性能、高并發(fā)的應(yīng)用程序來說至關(guān)重要。
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linux下如何實(shí)現(xiàn)兩個(gè)內(nèi)核線程之間的通信
線程間通信春棗就是通過全局變量啊，線程之間沒有“通信”的說法吧，不管有幾個(gè)線程，它們都是在同一個(gè)進(jìn)程地址空間內(nèi)，都共享同樣的內(nèi)存空間，所以“通信”的說法才多見于進(jìn)程之間，因?yàn)椴煌倪M(jìn)程才是不同的內(nèi)存地址空間。進(jìn)程內(nèi)的變量每個(gè)線程都是可以訪問的，是共享的，但是線程之間沒有固定的執(zhí)行順序，為避免時(shí)序上的不同步問題，所以線程之棗扮間才會(huì)需要同扒巖拆步機(jī)制。線程之間的重點(diǎn)就是同步機(jī)制。
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標(biāo)題名稱：Linux的線程實(shí)現(xiàn)機(jī)制簡析 (linux 線程實(shí)現(xiàn)機(jī)制)
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