操作系统之 用户级线程与内核级线程

用户级线程 User Level Thread

在上一篇文章说过yield函数后，对yield函数的实现、线程和栈的关系都有了一个大概的了解。yield函数是程序员直接调用，可以对多个线程占用CPU的顺序等做一定的控制。这就是所谓的用户级线程。

核心级线程 Kernel Level Thread

现代PC大都有多个CPU，这里要对多处理器和多核的区别做一些说明，多处理器指的是一台计算机上有多个CPU同时工作，但不同的CPU对应了不同的MMU（内存映射表），多处理器不能处理多进程来回切换的任务，因为他们的内存映射表不一样，只能分块各自处理，而多核处理器才是所有CPU对应同一套MMU，这就保证了不同的核可以为同一块内存区域工作，这也是并发编程的基础。

用户级线程对CPU是不可见的，只是由程序员自己进行一些上层的操作，而实际上是没有充分利用到多核的特点的 ，只有核心级线程才能在多核处理器上实现真正的并行。

区别：核心级线程有两个栈，在用户空间跑的时候，用的是用户栈，在内核里面跑的时候，用的是内核栈。当核心级线程之间被内核调度（schedule）的时候，TCB需要把用户栈和核心栈都进行切换。

过程：当线程在用户空间执行的时候，碰到中断（如printf等io操作），则会执行INT指令，此时就发生内核栈和用户栈的切换，线程进入内核执行相关操作后用调用IRET指令回到用户空间继续执行。

看下面一段创建内核级线程的代码：

void createThread(...){
TCB tcb = get_free_page(); //申请TCB
*krlstack = ...; //内核栈创建
*userstack传入 //用户栈创建
填写两个stack;
4000
tcb.esp = krlstack;
tcb.状态 = 就绪;
tcb入队;
}

创建一个内核级线程，是创建一个tcb和两个栈并且入队的过程。

Tables	用户级线程	核心级线程	用户加核心级线程
利用多核	差	好	好
并发度	低	高	高
代价	中	大	中
内核改动	无	大	大
用户灵活性	大	小	大