操作系统-用户级-内核级线程

一、先明确几个基本概念：

1. 用户级线程（ULT）：

   • 完全由用户空间的线程库（如 pthread 或 green threads）管理。

   • 操作系统内核对此一无所知。

   • 切换线程时，不需要进入内核，效率高，但缺乏内核调度的支持。

2. 内核级线程（KLT）：

   • 每个线程都由操作系统内核管理，调度和切换由内核负责。

   • 可以在多核CPU上并行执行。

3. 进程和线程的关系：

   • 一个进程可以包含多个线程。

   • 多线程程序是否能在多核CPU上并发执行，取决于线程的实现方式。

🔹二、为什么用户级线程不能利用多核？

🌟根本原因：内核只看到一个“线程”

当使用用户级线程时：

• 在内核看来，整个进程就只有一个执行实体（即一个内核线程/调度单位）。

• 所以不管你在用户空间创建了多少“线程”，内核都只能把这个进程调度到一个CPU上执行。

• 这就意味着，即使有多个CPU核心，也只能在一个核心上跑一个用户线程，其他线程只能排队等候。

🔹三、为什么不能多个用户线程同时执行？

因为：

• 用户级线程的调度完全在用户空间，不需要内核介入；

• 但进程只有一个内核线程被调度，CPU只允许这个“唯一的”线程执行代码；

• 所以其他用户线程只能等待，不可能同时运行，更不能跨多个核心运行。

🔹总结一句话：

用户级线程不能利用多CPU，是因为内核只为整个进程分配一个执行实体（一个内核线程），因此同一时刻只能有一个用户线程运行。

✅一个线程 运行时 需要占用一个 CPU