什么是进程争用范围
进程争用范围 (PCS) 描述了在用户级线程环境中，线程如何竞争 CPU 资源。在这种模型中，线程之间的竞争仅发生在进程内部。也就是说，一个线程只会与其他属于同一进程的线程竞争。内核并不知道用户级线程的存在，因此调度决策完全由用户空间的线程库负责。
工作原理
当一个进程内的多个用户级线程准备就绪时，线程库的调度器会选择一个线程在 CPU 上运行。 这个选择过程基于特定的调度算法，比如优先级、轮转等。由于内核不知道这些线程，所以它不会直接参与调度。内核只知道进程，并将 CPU 时间分配给进程。
进程争用范围调度的一个重要特征是它允许多对一或多对多的线程模型。这意味着多个用户级线程可以映射到单个内核线程，或者多个用户级线程可以映射到多个内核线程。这种灵活性允许在进程内部高效地管理线程。
优点
- 调度效率高： 用户级线程的上下文切换比内核级线程更快，因为它们不需要进入内核模式。
- 灵活性强： 用户级线程可以根据应用程序的需求定制调度算法。
- 可移植性好： 因为调度在用户空间进行，用户级线程可以在没有内核支持的情况下在不同的操作系统上运行。
缺点
- 阻塞问题： 如果一个用户级线程执行系统调用而阻塞，整个进程都会被阻塞，即使其他线程准备就绪。
- 无法利用多核： 如果一个进程只有一个内核线程，那么在单 CPU 系统上运行的进程，或者在多核系统中，无法真正实现并行。
- 依赖线程库： 线程的调度和管理完全依赖于用户空间的线程库，库的实现质量直接影响性能。
进程争用范围的应用场景
进程争用范围通常用于需要高度线程化和轻量级线程的应用程序，尤其是在线程切换频繁的场景下。常见的应用场景包括：
- 游戏开发： 用户级线程常用于管理游戏中的各种任务，如渲染、输入处理和 AI 行为。
- 高性能计算： 在某些情况下，用户级线程可以用于并行化计算任务。
- 单线程内核环境： 在某些受限的操作系统或嵌入式系统中，进程争用范围提供了线程化的能力。
结论
进程争用范围是线程调度的一种重要模型，它允许在进程内部高效地管理用户级线程。虽然存在一些限制，如阻塞问题和无法充分利用多核，但它仍然在特定的应用场景中发挥着重要作用。理解进程争用范围对于优化多线程应用程序的性能至关重要。