用戶線程和內核線程的區別

 1 .內核級線程:切換由內核控制，當線程進行切換的時候，由用戶態轉化為內核態。切換完畢要從內核態返回用戶態；可以很好的利用smp，即利用多核cpu。windows線程就是這樣的。

 2. 用戶級線程內核的切換由用戶態程式自己控制內核切換,不需要內核干涉，少了進出內核態的消耗，但不能很好的利用多核Cpu,目前Linux pthread大體是這麼做的。

線 程的實現可以分為兩類：用戶級線程(User-Level Thread)和內核線線程(Kernel-Level Thread)，後者又稱為內核支持的線程或輕量級進程。在多線程操作系統中，各個系統的實現方式並不相同，在有的系統中實現了用戶級線程，有的系統中實 現了內核級線程。

用戶線程指不需要內核支持而在用戶程式中實現的線程，其不依賴於操作系統核心，應 用進程利用線程庫提供創建、同步、調度和管理線程的函數來控制用戶線程。不需要用戶態/核心態切換，速度快，操作系統內核不知道多線程的存在，因此一個線 程阻塞將使得整個進程（包括它的所有線程）阻塞。由於這裡的處理器時間片分配是以進程為基本單位，所以每個線程執行的時間相對減少。

內核線程：由操作系統內核創建和撤銷。內核維護進程及線程的上下文信息以及線程切換。一個內核線程由於I/O操作而阻塞，不會影響其它線程的運行。Windows NT和2000/XP支持內核線程。

用戶線程運行在一個中間系統上面。目 前中間系統實現的方式有兩種，即運行時系統（Runtime System）和內核控制線程。“運行時系統”實質上是用於管理和控制線程的函數集合，包括創建、撤銷、線程的同步和通信的函數以及調度的函數。這些函數 都駐留在用戶空間作為用戶線程和內核之間的介面。用戶線程不能使用系統調用，而是當線程需要系統資源時，將請求傳送給運行時，由後者通過相應的系統調用來 獲取系統資源。內核控制線程：系統在分給進程幾個輕型進程（LWP），LWP可以通過系統調用來獲得內核提供的服務，而進程中的用戶線程可通過復用來關聯 到LWP，從而得到內核的服務。

以下是用戶級線程和內核級線程的區別：

（1）內核支持線程是OS內核可感知的，而用戶級線程是OS內核不可感知的。

（2）用戶級線程的創建、撤消和調度不需要OS內核的支持，是在語言（如Java）這一級處理的；而內核支持線程的創建、撤消和調度都需OS內核提供支持，而且與進程的創建、撤消和調度大體是相同的。

（3）用戶級線程執行系統調用指令時將導致其所屬進程被中斷，而內核支持線程執行系統調用指令時，只導致該線程被中斷。

（4）在只有用戶級線程的系統內，CPU調度還是以進程為單位，處於運行狀態的進程中的多個線程，由用戶程式控制線程的輪換運行；在有內核支持線程的系統內，CPU調度則以線程為單位，由OS的線程調度程式負責線程的調度。

（5）用戶級線程的程式實體是運行在用戶態下的程式，而內核支持線程的程式實體則是可以運行在任何狀態下的程式。

內核線程的優點：

（1）當有多個處理機時，一個進程的多個線程可以同時執行。

缺點：

（1）由內核進行調度。

用戶進程的優點：

（1） 線程的調度不需要內核直接參与，控制簡單。

（2） 可以在不支持線程的操作系統中實現。

（3） 創建和銷毀線程、線程切換代價等線程管理的代價比內核線程少得多。

（4） 允許每個進程定製自己的調度演算法，線程管理比較靈活。

（5） 線程能夠利用的表空間和堆棧空間比內核級線程多。

（6） 同一進程中只能同時有一個線程在運行，如果有一個線程使用了系統調用而阻塞，那麼整個進程都會被掛起。另外，頁面失效也會產生同樣的問題。

缺點：

（1）資源調度按照進程進行，多個處理機下，同一個進程中的線程只能在同一個處理機下分時復用

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內核線程

內核線程只運行在內核態，不受用戶態上下文的拖累。

• 處理器競爭：可以在全系統範圍內競爭處理器資源；
• 使用資源：唯一使用的資源是內核棧和上下文切換時保持寄存器的空間
• 調度：調度的開銷可能和進程自身差不多昂貴
• 同步效率：資源的同步和數據共用比整個進程的數據同步和共用要低一些。

輕量級進程

輕量級進程(LWP)是建立在內核之上並由內核支持的用戶線程，它是內核線程的高度抽象，每一個輕量級進程都與一個特定的內核線程關聯。內核線程只能由內核管理並像普通進程一樣被調度。

輕量級進程由clone()系統調用創建，參數是CLONE_VM，即與父進程是共用進程地址空間和系統資源。

與普通進程區別：LWP只有一個最小的執行上下文和調度程式所需的統計信息。

• 處理器競爭：因與特定內核線程關聯，因此可以在全系統範圍內競爭處理器資源
• 使用資源：與父進程共用進程地址空間
• 調度：像普通進程一樣調度

用戶線程

用戶線程是完全建立在用戶空間的線程庫，用戶線程的創建、調度、同步和銷毀全又庫函數在用戶空間完成，不需要內核的幫助。因此這種線程是極其低消耗和高效的。

• 處理器競爭：單純的用戶線程是建立在用戶空間，其對內核是透明的，因此其所屬進程單獨參與處理器的競爭，而進程的所有線程參與競爭該進程的資源。
• 使用資源：與所屬進程共用進程地址空間和系統資源。
• 調度：由在用戶空間實現的線程庫，在所屬進程內進行調度

Linux使用的線程庫

LinuxThreads是用戶空間的線程庫，所採用的是線程-進程1對1模型(即一個 用戶線程對應一個輕量級進程，而一個輕量級進程對應一個特定 的內核線程)，將線程的調度等同於進程的調度，調度交由內核完成，而線程的創建、同步、銷毀由核外線程庫完成（LinuxThtreads已綁定到 GLIBC中發行）。

在LinuxThreads中，由專門的一個管理線程處理所有的線程管理工作。當進程第 一次調用pthread_create()創建線程時就會先 創建(clone())並啟動管理線程。後續進程pthread_create()創建線程時，都是管理線程作為pthread_create()的調用 者的子線程，通過調用clone()來創建用戶線程，並記錄輕量級進程號和線程id的映射關係，因此，用戶線程其實是管理線程的子線程。

LinuxThreads只支持調度範圍為PTHREAD_SCOPE_SYSTEM的調度，預設的調度策略是SCHED_OTHER。

用戶線程調度策略也可修改成SCHED_FIFO或SCHED_RR方式，這兩種方式支持優先順序為0-99,而SCHED_OTHER只支持0。

• SCHED_OTHER 分時調度策略，
• SCHED_FIFO   實時調度策略，先到先服務
• SCHED_RR     實時調度策略，時間片輪轉

SCHED_OTHER是普通進程的，後兩個是實時進程的（一般的進程都是普通進程，系 統中出現實時進程的機會很少）。SCHED_FIFO、 SCHED_RR優先順序高於所有SCHED_OTHER的進程，所以只要他們能夠運行，在他們運行完之前，所有SCHED_OTHER的進程的都沒有得到 執行的機會。