线程间的ucontext

Question

上下文(由ucontext.h中的函数操作的对象)允许跨线程共享吗？也就是说，我可以使用第二个参数在另一个线程上使用在makecontext中创建的上下文执行swapcontext吗？一个测试程序似乎表明这在Linux上是有效的。我找不到关于这方面的文档，而Windows fibers似乎明确支持这样的用例。这样做通常是安全的和可以的吗？这是标准的POSIX行为吗？

Answer 1

实际上，linux有一个NGPT线程库，它使用的不是当前的1:1线程模型(每个用户线程都是内核线程或LWP)，而是M:N线程模型(多个用户线程对应于另一个数量较少的内核线程)。

根据ftp://ftp.uni-duisburg.de/Linux/NGPT/ngpt-0.9.4.tar.gz/ngpt-0.9.4/pth_sched.c:170 pth_scheduler的说法，可以在本机(内核)线程之间移动用户线程上下文：

        /*
         * See if the thread is unbound...
         * Break out and schedule if so...
         */
        if (current->boundnative == 0)
            break;
        /*
         * See if the thread is bound to a different native thread...
         * Break out and schedule if not...
         */
        if (current->boundnative == this_sched->lastrannative)
            break;

要保存和恢复用户线程，可以使用ucontext ftp://ftp.uni-duisburg.de/Linux/NGPT/ngpt-0.9.4.tar.gz/ngpt-0.9.4/pth_mctx.c:64，并且这似乎是一种首选方法(mcsc)：

/*
 * save the current machine context
 */
#if PTH_MCTX_MTH(mcsc)
#define pth_mctx_save(mctx) \
        ( (mctx)->error = errno, \
          getcontext(&(mctx)->uc) )
#elif
....
/*
 * restore the current machine context
 * (at the location of the old context)
 */
#if PTH_MCTX_MTH(mcsc)
#define pth_mctx_restore(mctx) \
        ( errno = (mctx)->error, \
          (void)setcontext(&(mctx)->uc) )
#elif PTH_MCTX_MTH(sjlj)
...

#if PTH_MCTX_MTH(mcsc)

/*
 * VARIANT 1: THE STANDARDIZED SVR4/SUSv2 APPROACH
 *
 * This is the preferred variant, because it uses the standardized
 * SVR4/SUSv2 makecontext(2) and friends which is a facility intended
 * for user-space context switching. The thread creation therefore is
 * straight-foreward.
 */

因此，即使NGPT已死且未使用，它也选择了*context()来切换用户线程，即使在内核线程之间也是如此。我假设，在Linux上使用*context()系列是足够安全的。

在混合ucontext和其他本机线程库时，可能会出现一些问题。我将考虑NPTL，它是从glibc 2.4开始的标准linux原生线程库。主要问题是指向当前线程的struct pthread的THREAD_SELF指针。TLS (线程本地存储)也通过THREAD_SELF工作。THREAD_SELF通常存储在寄存器中(r2 on powerpc、x86上的%gs等)。

与pthread兼容的glibc setcontext will not save/restore %gs register：

    /* Restore the FS segment register.  We don't touch the GS register
       since it is used for threads.  */
    movl    oFS(%eax), %ecx
    movw    %cx, %fs

您应该检查setcontext是否将THREAD_SELF寄存器保存在您感兴趣的架构上。此外，您的代码不能在OSes和libc之间移植。

Answer 2

从man page

在类似System V的环境中，具有在中定义的类型ucontext_t和四个函数getcontext(2)、setcontext(2)、makecontext()和swapcontext()，它们允许在进程内的多个控制线程之间进行用户级上下文切换。

听起来这就是它的作用。

编辑:尽管this discussion似乎表明您不应该混合它们。