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Linux線程比較：LinuxThreads 和NPTL( 三 )

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Ulrich Drepper 和 Ingo Molnar 是 Red Hat 參與 NPTL 設計的兩名員工 。他們的總體設計目標如下：
這個新線程庫應該兼容 POSIX 標準 。
;這個線程實現(xiàn)應該在具有很多處理器的系統(tǒng)上也能很好地工作 。
;為一小段任務創(chuàng)建新線程應該具有很低的啟動成本 。
;NPTL 線程庫應該與 LinuxThreads 是二進制兼容的 。注意，為此我們可以使用 LD_ASSUME_KERNEL，這會在本文稍后進行討論 。
;這個新線程庫應該可以利用 NUMA 支持的優(yōu)點 。NPTL 的優(yōu)點
與 LinuxThreads 相比，NPTL 具有很多優(yōu)點：
NPTL 沒有使用管理線程 。管理線程的一些需求，例如向作為進程一部分的所有線程發(fā)送終止信號，是并不需要的；因為內(nèi)核本身就可以實現(xiàn)這些功能 。內(nèi)核還會處理每個線程堆棧所使用的內(nèi)存的回收工作 。它甚至還通過在清除父線程之前進行等待，從而實現(xiàn)對所有線程結(jié)束的管理，這樣可以避免僵尸進程的問題 。
;由于 NPTL 沒有使用管理線程，因此其線程模型在 NUMA 和 SMP 系統(tǒng)上具有更好的可伸縮性和同步機制 。
;使用 NPTL 線程庫與新內(nèi)核實現(xiàn)，就可以避免使用信號來對線程進行同步了 。為了這個目的，NPTL 引入了一種名為 futex 的新機制 。futex 在共享內(nèi)存區(qū)域上進行工作，因此可以在進程之間進行共享，這樣就可以提供進程間 POSIX 同步機制 。我們也可以在進程之間共享一個 futex 。這種行為使得進程間同步成為可能 。實際上，NPTL 包含了一個 PTHREAD_PROCESS_SHARED 宏，使得開發(fā)人員可以讓用戶級進程在不同進程的線程之間共享互斥鎖 。
;由于 NPTL 是 POSIX 兼容的，因此它對信號的處理是按照每進程的原則進行的；getpid() 會為所有的線程返回相同的進程 ID 。例如，如果發(fā)送了 SIGSTOP 信號，那么整個進程都會停止；使用 LinuxThreads，只有接收到這個信號的線程才會停止 。這樣可以在基于 NPTL 的應用程序上更好地利用調(diào)試器，例如 GDB 。
;由于在 NPTL 中所有線程都具有一個父進程，因此對父進程匯報的資源使用情況（例如 CPU 和內(nèi)存百分比）都是對整個進程進行統(tǒng)計的，而不是對一個線程進行統(tǒng)計的 。
;NPTL 線程庫所引入的一個實現(xiàn)特性是對 ABI（應用程序二進制接口）的支持 。這幫助實現(xiàn)了與 LinuxThreads 的向后兼容性 。這個特性是通過使用 LD_ASSUME_KERNEL 實現(xiàn)的，下面就來介紹這個特性 。LD_ASSUME_KERNEL 環(huán)境變量
正如上面介紹的一樣，ABI 的引入使得可以同時支持 NPTL 和 LinuxThreads 模型 ?；旧蟻碚f，這是通過 ld （一個動態(tài)鏈接器/加載器）來進行處理的，它會決定動態(tài)鏈接到哪個運行時線程庫上 。
舉例來說，下面是 WebSphere?Application Server 對這個變量所使用的一些通用設置；您可以根據(jù)自己的需要進行適當?shù)脑O置：
LD_ASSUME_KERNEL=2.4.19：這會覆蓋 NPTL 的實現(xiàn) 。這種實現(xiàn)通常都表示使用標準的 LinuxThreads 模型，并啟用浮動堆棧的特性 。LD_ASSUME_KERNEL=2.2.5：這會覆蓋 NPTL 的實現(xiàn) 。這種實現(xiàn)通常都表示使用 LinuxThreads 模型，同時使用固定堆棧大小 。我們可以使用下面的命令來設置這個變量：
export LD_ASSUME_KERNEL=2.4.19
注意，對于任何 LD_ASSUME_KERNEL 設置的支持都取決于目前所支持的線程庫的 ABI 版本 。例如，如果線程庫并不支持 2.2.5 版本的 ABI，那么用戶就不能將 LD_ASSUME_KERNEL 設置為 2.2.5 。通常，NPTL 需要 2.4.20，而 LinuxThreads 則需要 2.4.1 。
如果您正運行的是一個啟用了 NPTL 的 Linux 發(fā)行版，但是應用程序卻是基于 LinuxThreads 模型來設計的，那么所有這些設置通常都可以使用 。
GNU_LIBPTHREAD_VERSION 宏
大部分現(xiàn)代 Linux 發(fā)行版都預裝了 LinuxThreads 和 NPTL，因此它們提供了一種機制來在二者之間進行切換 。要查看您的系統(tǒng)上正在使用的是哪個線程庫，請運行下面的命令：

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