1.4.1 新的线程模型

作者: Jim Mauro; Richard McDougall 出处:机械工业出版社华章公司 　2007-09-21 17:13　   砖    好    评论  条 　进入论坛

阅读提示：《Solaris 内核结构》（第2版）第一部分为Solaris内部结构介绍，本文是新的线程模型讲解。

1.4.1 新的线程模型

Solaris2.2到Solaris 8实现了两层线程模型中，用户线程被复合到潜在地更小的LWP池内。最初的设计意图是在进程内支持成百上千的线程，而不需要进入内核进行多个线程管理任务，例如创建和销毁线程。这个模型很好地使用了很多年，但是并非没有遇到考验。复合用户线程到可用的LWP需要在线程库级维护可运行的线程队列和用户线程调度程序——与内核调度程序分开并且不同。在内核可以调度用户线程到一个处理器上运行之前，需要将它绑定到LWP。维护一个库级的线程调度程序是极其复杂的。另外，在两层的模型中维护正确的、异步的信号行为相当具有挑战性，因为当系统试图向用户线程传递信号的时候，接收发出信号的用户线程可能不在LWP上。最后，并发管理和调度延迟的问题可能导致多线程应用的性能降低。调度延迟是等待线程库调度程序链接用户线程到可用的LWP造成的。并发问题与维护足够数量的LWP有关，因此进程没有可运行的用户线程等待执行资源（LWP）。

从Solaris 8开始，新的线程模型被引入：单层模型。即，在用户线程被创建的时候，LWP和内核线程也被创建并被链接到用户线程；用户线程从来不会没有LWP/kthread。这对应于在两层模型中被称为的绑定线程。线程编程界面为创建绑定线程提供一个标记；这个标记自从线程编程界面被引入Solaris就已经存在了。新的单层模型可以被认为是所有的线程从始至终都被绑定。新的线程模型通过分发替代的线程库被引入Solaris 8。 缺省地，多线程的应用连接到/usr/lib/libthread.so，即Solaris 8提供的原有的两层模型。替代的libthread.so共享对象库被放在了/usr/lib/lwp目录中。新的库与现存的所有多线程应用程序二进制兼容。使用新的线程库不必重新编译：只需简单设置运行时连接程序的路径环境变量指向/usr/lib/lwp。在Solaris 9和Solaris 10 中，单层线程库是缺省的线程库，所以获得单层模型行为不需要设置运行时连接程序的路径变量。

新的线程模型与原来的模型相比，具有几个好处：

改进的性能、可扩展性和可靠性。库源代码的大小和复杂性随着单层模型的发展被充分地减小。库级的调度程序需要的内部库锁被废除。
可靠的信号行为。用户线程和LWP之间的信号屏蔽同步问题不复存在；异步的信号传递是可靠和一致的。
改进的自适应互斥信号锁实现。互斥信号（mutex）锁是用于多线程程序保护数据被多线程同时访问的同步原语。自适应互斥信号提供优化，因此希望获得被占用的锁的线程将动态决定自旋等待锁，或者睡眠并依靠唤醒机制在锁被释放的时候再试一次。使用新模型，自适应互斥信号已经被优化。
同步对象的用户级睡眠队列。同步对象，例如互斥信号锁，可以被程序员定义为进程内的锁。这意味着锁只会被进程内的线程，而不会被其他的进程的线程共享。对这些进程内的锁，管理锁的获得和释放的代码路径已经被优化，以维护用户级睡眠队列的锁的线程。为线程获得和释放进程内的锁，需要更少的调用进入内核。

这些特性，及线程库的其他优点，将在第二部分详细地讨论。

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