Haskell的forkIO的实现

Question

不同的操作系统有不同的并发子系统，有操作系统进程、POSIX 线程，现在 Linux 中还有“LWP”线程，Windows 有进程、纤程、线程等。每个进程都由操作系统调度程序进行调度，并获得自己的 CPU 时间量。对于 Linux“LWP”来说确实如此，因为它们是进程但共享内存空间，而对于用户空间线程则不然，其中所有线程共享一个 CPU 时间量。

Haskell 有 forkIO。我在 Haskell 源代码中找到了下一个评论：

Haskell 线程的调度是在 Haskell 运行时系统内部完成的，并且不使用任何操作系统提供的线程包。

还

在性能方面，“forkOS”（又名绑定）线程比“forkIO”（又名未绑定）线程昂贵得多，因为“forkOS”线程绑定到特定操作系统线程，而“forkIO”线程可以运行由任何操作系统线程。“forkOS”线程和“forkIO”线程之间的上下文切换比两个“forkIO”线程之间的上下文切换要昂贵很多倍。

它强调创建的线程forkIO不是由操作系统调度程序调度的。据我了解，它们可以免受常见阻塞（当然可以-thread选择），但在这种情况下，我有 3 个悬而未决的问题：

1. 它们（用 forkIO 创建的“线程”）如何共享这些 CPU 量子？
2. 它们是否能保证分布到不同的核心，或者因为它们由一个进程表示，所以不会？或者这是非确定性行为？
3. 我认为避免干扰效果forkOS比使用更好，对吗forkIO？我的意思是，如果我有 2 个线程，其中一个线程提供 HTTP 服务，另一个线程进行大量磁盘 I/O 操作，那么更好的解决方案是使用forkOS比forkIO?

Answer 1

在具有 4 核 CPU 的 Windows 10 上进行的少量测试显示结果：

module Main where

import Control.Monad
import Control.Concurrent

t1 = forever $ print "1"
t2 = forever $ print "2"

main :: IO ()
main = do
  t1id <- forkOS t1 -- I tried forkOS and forkIO
  t2id <- forkOS t2
  getLine
  putStrLn "Done"

两者forkIO都forkOS需要ghc-options: -threaded选择使用多线程执行。在这两种情况下，我只看到一个操作系统进程，但看到多个线程。在线程数的情况下forkIO是 4，而在情况下forkOS我只得到 3。更有趣的是上下文切换的数量，它与提到的建议不同：在forkIO它们的情况下（对于不同的线程）：480000 和 48。 .. 在forkOS同一时间段内，它们大约为 2、3、16。这意味着forkIO进行更多的上下文切换forkOS（数十万 vs 数十），并且相同有价值效果的总执行时间应该更大，因此forkOS在 Windows 机器上看起来更可取。

正如我在 GHC 源代码中看到的，POSIX 线程正在幕后使用。

编辑。Linux测试（ps -eLf）：

分叉操作系统：

UID        PID  PPID   LWP  C NLWP STIME TTY          TIME CMD
...        ...   ...   ... ... ...   ... ...           ... ...
xyz     7432  4865  7432  0    7 10:03 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     7432  4865  7448  0    7 10:03 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     7432  4865  7449  0    7 10:03 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     7432  4865  7450  0    7 10:03 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     7432  4865  7451 66    7 10:03 pts/0    00:00:06 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     7432  4865  7452  0    7 10:03 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     7432  4865  7453 67    7 10:03 pts/0    00:00:06 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho

分叉IO：

UID        PID  PPID   LWP  C NLWP STIME TTY          TIME CMD
...        ...   ...   ... ... ...   ... ...           ... ...
xyz     8209  4865  8209  0    6 10:08 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     8209  4865  8225  0    6 10:08 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     8209  4865  8226  0    6 10:08 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     8209  4865  8227  0    6 10:08 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     8209  4865  8228 99    6 10:08 pts/0    00:00:06 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho
xyz     8209  4865  8229  0    6 10:08 pts/0    00:00:00 /home/xyz/prj/thr/.stack-work/install/x86_64-linux-tinfo6/lts-13.25/8.6.5/bin/yohoho

在 Linux 中，forkIO我们只有 6 个 LWP，其中一个的 CPU 利用率达到 99%。在我们有 7 个 LWP 的情况下forkOS，其中 2 个 LWP 的 CPU 利用率约为 66%，在我看来，这看起来更好。所以，似乎这forkOS在 Linux 中也更可取。