用户线程、内核线程、软件线程和硬件线程

Question

我正在研究线程和多线程概念，并遇到了不同类型的线程：

1. 用户线程:在内核之上支持，并且在没有内核的情况下被管理。
2. 内核线程:由操作系统直接支持和管理。
3. 软件线程:由操作系统管理的执行线程。
4. 硬件线程:某些处理器的一个特性，允许在某些情况下更好地利用处理器。

有人能澄清这些类型的线程之间的区别(我很困惑)吗？

谢谢

Answer 1

“硬件线程”是个坏名字。CPU设计者选择它作为一个艺术术语，没有考虑软件开发人员认为“线程”意味着什么。

当操作系统中断正在运行的线程以便允许其他线程使用CPU时，它必须保存足够的CPU状态，以便以后可以再次恢复线程。保存的状态主要由程序计数器、堆栈指针和作为CPU的一部分的其他CPU寄存器组成。

所谓的"超线程CPU“有两个或多个完整的寄存器集。这允许它代表两个或多个程序线程执行指令，而不需要操作系统干预。

这一领域的专家喜欢用好的、短的名字来形容事物。他们不再谈论“完整的上下文寄存器集”，而只是称之为“硬件线程”。

Answer 2

硬件线程允许您实际并行地运行事物(这与并发不一样)。这些与CPU内核的数量相关(与超线程等细微差别相关，这可以使核心数量增加一倍)。

上面是OS (内核)线程。它是由您的操作系统提供的抽象。操作系统将把它们映射到硬件线程。它通过内部调度程序来实现这一点，我们对此几乎没有控制。请注意，理论上可能有任意多个OS线程(如果没有足够的内核来处理它们，他们只是在等待CPU)，尽管所谓上下文切换的代价限制在几千个甚至更多。

用户线程(a.k.a.绿色线程、协同器等--它们有许多名称--是软件(例如编程语言及其运行时)提供的一种抽象。它们运行在OS线程之上，并通过内部(但在用户空间)调度器映射到它们。它们往往比OS线程执行得更好(特别是与i/o绑定的任务)，因为它们具有较低的上下文切换开销，而且它们可以利用异步apis (例如，非阻塞套接字)，而无需生成OS线程(这也很昂贵)。因为它们是轻量级的，所以你可以产生很多它们。有些人声称一次运行数百万这样的线程。我见过数以万计的人没有问题。

不过，我从未见过“软件线程”这个词。但取决于上下文，它意味着用户线程或内核线程。不太可能还意味着什么。

顺便说一句，没有一些操作系统支持，任何真正的代码都无法运行。它可以是有限的，例如，如果您不希望事物并行运行。但是，只要您想要真正的并行性，就无法逃避OS线程。用户线程的内部调度程序必须生成OS线程，并以某种方式将用户线程映射到它们。尽管通常情况下，它是一个不可见的实现细节。