如何在Linux中爲用戶級線程實施搶先式調度？

Question

對於用戶級線程，在單個內核線程上運行N個用戶級線程。這與只有一個用戶線程在內核線程上運行的pthread相反。

在單個內核線程上搶先調度N個用戶級線程。但是，這是如何做的細節。

我聽到一些建議線程庫設置的東西，以便內核發送信號，這是將執行從單個用戶級線程抽出到信號處理程序的機制，然後可以執行搶先調度。

但是，如何保存和/或突變狀態（如寄存器和線程結構）以使這一切工作的細節如何？是否有一個非常簡單的用戶級線程可用於瞭解詳細信息？

Answer 1

要獲得詳細信息，請使用源代碼！但這是我讀到它時記得的......

用戶級別的線程有兩種調度方式：自願和搶先。

• 自願調度：線程必須定期調用一個函數來使用CPU的傳遞到另一個線程。這個功能被稱爲yield()或schedule()或類似的東西。
• 搶先調度：該庫強制從一個線程中刪除CPU並將其傳遞給另一個線程。這通常使用定時器信號完成，例如SIGALARM（詳情請參見man ualarm）。

關於如何做到真正的開關，如果你的操作系統是友好的，並提供必要的功能，那很容易。在Linux中，您可以使用makecontext()/swapcontext()函數輕鬆地從一個任務交換到另一個任務。再次請參閱手冊頁以獲取詳細信息。

不幸的是，這些函數從POSIX中刪除，所以其他UNIX可能沒有它們。如果是這樣的話，還有其他的技巧可以完成。最流行的是一個調用sigaltstack()來設置一個用於管理信號的備用堆棧，然後kill()本身進入備用堆棧，longjmp()從信號功能到您想要運行的實際用戶模式線程。聰明，呃？作爲一個側面說明，在Windows中，用戶模式線程被稱爲光纖並且也受到完全支持（請參閱文檔CreateFiber()）。

最後的手段是使用匯編程序，它可以在幾乎任何地方工作，但它完全是系統特定的。創建UMT的步驟爲：

• 分配一個堆棧。
• 分配並初始化一個UMT上下文：一個保存相關CPU寄存器值的結構。

並切換從一個UMT到另一個：

• 保存當前上下文。
• 切換堆棧。
• 恢復CPU中的下一個上下文並跳轉到下一條指令。

這些步驟在彙編程序中相對容易實現，但在普通C語言中完全不可能，沒有上述任何技巧的支持。