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Solaris線程模型詳解
計算機(jī)中正在執(zhí)行的程序稱為進(jìn)程，進(jìn)程中單一順序的控制流叫做線程，進(jìn)程是資源管理的最小單位，線程是程序執(zhí)行的最小單位。在操作系統(tǒng)設(shè)計上，從進(jìn)程演化出線程，最主要的目的就是利用線程共享同一地址空間的特點，更好的支持對稱多處理（SMP）以及減小（進(jìn)程/線程）上下文切換開銷。
Solaris是Sun公司開發(fā)和發(fā)布的一種現(xiàn)代操作系統(tǒng)，是UNIX系統(tǒng)的一個重要分支，下面就其內(nèi)部的線程模型做一些介紹和討論。
Solaris線程模型的設(shè)計目標(biāo)：
主要有四個方面：
①．能夠描述各種情況下的線程間工作機(jī)制
②．支持代價盡可能小的線程
③．既支持單CPU實現(xiàn)，又支持多CPU實現(xiàn)
④．保持對現(xiàn)有UNIX版本的兼容性
Solaris線程模型的實現(xiàn)方法：
線程庫的高級內(nèi)核具有多處理及多線程特性，因此Solaris提供了大量的用戶級線程庫，其使用了一種兩層的線程庫模型：在高層是用戶線程，而底層則是輕量級進(jìn)程(LWP)。
LWP其實就是內(nèi)核線程，是Solaris中真正的可調(diào)度實體。內(nèi)核只關(guān)心LWP，而不關(guān)心用戶線程。
用戶線程由線程庫管理，線程庫支持用戶線程及LWP之間的一到一、多到多、多到一映射，并且用線程庫管理用戶線程與LWP池之間的映射關(guān)系及用戶線程的調(diào)度。
Solaris有兩種用戶線程: 綁定線程（bound threads）和未綁定線程(unbound threads)。一個綁定線程就是用戶線程與LWP之間的一一映射，一個未綁定線程則沒有一個固定對應(yīng)的LWP。在一個進(jìn)程中，線程庫在LWP池上對用戶線程進(jìn)行調(diào)度。其結(jié)構(gòu)圖如下：
對以上兩者進(jìn)行比較，未綁定進(jìn)程由線程庫來實現(xiàn)用戶線程獲得LWP的調(diào)度，而不需要內(nèi)核的參與，這種方式的線程上下文切換比較快，并且更節(jié)省內(nèi)核資源，solaris根據(jù)一定的策略提供一個LWP池，供上面更多的線程分享。
綁定線程和LWP是一對一關(guān)系，因此實時調(diào)度性要好，但是由于內(nèi)核的加入，比較浪費資源。綁定線程比起非綁定線程的開銷要大。因為綁定線程可以改變它所在的LWP的屬性，LWP在綁定線程退出后不會被緩存，在新的綁定線程生成時，操作系統(tǒng)將提供一個新的LWP。僅僅在線程需要只有在所在的LWP內(nèi)可用的資源時（例如虛擬的定時器或者一個指定的堆棧），或者為了實現(xiàn)實時調(diào)度而必須使線程對于內(nèi)核可見的場合下，才需要使用綁定線程。
Solaris對線程的控制與同步：
內(nèi)核根據(jù)LWP的調(diào)度類型和優(yōu)先級對它們進(jìn)行調(diào)度。進(jìn)程建立時有一個初始LWP被建立，并且繼承父進(jìn)程的調(diào)度類型和優(yōu)先級。一般來說，綁定的用戶線程繼承底層的LWP調(diào)度類型和優(yōu)先級，而未綁定的則繼承父進(jìn)程的調(diào)度類型和優(yōu)先級。
Solaris內(nèi)核使用一種搶先的基于優(yōu)先級的調(diào)度機(jī)制，高優(yōu)先級的LWP比低優(yōu)先級的LWP先執(zhí)行。Solaris線程庫使用優(yōu)先級對用戶線程在LWP池上進(jìn)行調(diào)度，每次選擇一個LWP執(zhí)行已經(jīng)就緒的用戶線程。如果某LWP因無限等待而阻塞，線程庫則將其對應(yīng)的用戶線程的上下文保存起來，并分派另一個用戶線程到該LWP上執(zhí)行。線程庫通常建立足夠多的LWP，以保證進(jìn)程不發(fā)生”饑餓”。
線程的同步用于共享數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換和控制線程執(zhí)行，保證程序安全。Solaris支持4種線程的同步原語,分別是互斥鎖,信號量,多讀進(jìn)程單寫進(jìn)程鎖,條件變量。
內(nèi)核級線程和用戶級線程都具有這些原語操作。一條原語執(zhí)行時創(chuàng)建一個包含線程信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對每個同步對象只能執(zhí)行加鎖和解鎖兩項操作，但內(nèi)核和線程庫沒有提供防死鎖機(jī)制。
總結(jié)：
Solaris作為多線程，多進(jìn)程型的操作系統(tǒng)，其關(guān)于線程實現(xiàn)機(jī)制方面一直是業(yè)界領(lǐng)先的，了解solaris的多線程實現(xiàn)機(jī)制不但能夠幫助我們充分理解操作系統(tǒng)對多線程的控制原理，而且對多線程程序的編寫技巧的提高也有很大啟發(fā)。
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