为什么 Linux 不使用纤程而不是抢占式多任务？

Question

1. 有人可以解释一下协程和纤维是什么吗？与常规例程和多任务机制相比，它们解决了什么问题。
2. 为什么 Linux 使用抢占式多任务而不是协作式多任务？

Answer 1

协程、纤程和它们的同类是类似线程的执行上下文，由编程语言运行时或库管理，而不是由操作系统管理，操作系统将它们视为一个步骤。它们的用途有限；当真正的线程可用时，头脑正常的人不会使用这样的技巧。

简单地说，Linux 使用抢占式多任务处理。与早期的 Unix 一样，早期的 Linux 使用协作多任务来运行内核代码。这意味着进程可以在执行用户空间时被抢占，但不能在执行内核代码时被抢占。在运行内核代码时，一个进程只有在它休眠时才被调度为运行另一个进程，这是通过主动调用某个休眠的阻塞函数来实现的。这种方法极大地简化了操作系统的内部结构，因为很多竞争条件都消失了。至少，如果只有一个处理器。运行内核代码的任务只需要担心中断，当它们不方便时可以暂时禁用它们。

随着 1990 年代中期在实验性 Linux 1.3 内核系列中引入对多处理器的支持，这种情况开始发生变化。非抢占式内核不能很好地支持 SMP，因为为了保证协作多任务处理，必须在内核周围放置一个大锁，一次只允许一个处理器进入。在 Linux 中，这被命名为 BKL（大内核锁）。

渐渐地，BKL 不再在所有进入内核的入口处强制执行，而是被更细粒度的 SMP 锁取代。一旦你有多个处理器同时在内核空间内运行，就会出现一个有趣的情况：真正的并发正在发生，受到锁定机制的保护，但内核仍然是合作的，因为任何任务都不会失去它正在运行的处理器除非它睡觉。

在这一点上，只允许抢占是有意义的。因此，CONFIG_PREEMPT它以选项的形式进入内核，该选项经过多年的实验，往往无法在所有架构中始终如一地工作，并与 SMP 结合使用。

内核可抢占的原因很简单，因为它允许更好的实时处理：对事件的响应时间更短。虽然抢占是有风险的，但大多数问题都是通过提高 SMP 的效率来解决的，这往往会降低采用抢占的门槛：也就是说，这不是“为什么，为什么”的问题，而是“为什么不”的问题。