Native POSIX Thread Library

Native POSIX Thread Library（NPTL）是Linux內核中實踐POSIX Threads標準的函式庫。

測試表明，NPTL能夠成功地在IA-32平台上在兩秒鐘內生成100,000個線程；相應的沒有NPTL的內核將耗費15分鐘左右。^[1]^[2]

歷史

在Linux內核2.6出現之前行程是(最小)可排程的對象，當時的Linux不真正支援線程。但是Linux內核有一個系統呼叫指令clone()，這個指令產生一個呼叫呼叫的進程的復件，而且這個復件與原進程使用同一地址空間。LinuxThreads計劃使用這個系統呼叫來提供一個內核級的線程支援。但是這個解決方法與真正的POSIX標準有一些不相容的地方，尤其是在訊號處理、行程排程和行程間同步原語方面。

要提高LinuxThreads的效應很明顯需要提供內核支援以及必須重寫線程函數庫。為了解決這個問題出現了兩個互相競爭的專案：一個IBM的組的專案叫做NGPT（Next Generation POSIX Threads，下一代POSIX線程），另一個組是由Red Hat程式設計師組成的。2003年中NGPT被放棄，幾乎與此同時NPTL公佈了。

NPTL首次是隨Red Hat Linux 9發表的。此前老式的Linux POSIX線程偶爾會發生系統無法產生線程的毛病，這個毛病的原因是因為在新線程開始的時候系統沒有藉機先佔。當時的Windows系統對這個問題的解決比較好。Red Hat在關於Red Hat Linux 9上的Java的網頁上發表了一篇文章稱NPTL解決了這個問題^[3]。

從第3版開始NPTL是Red Hat Enterprise Linux的一部分，從Linux內核2.6開始它被納入內核。目前它完全被結合入GNU C 函式庫。

設計

NPTL的解決方法與LinuxThreads類似，內核看到的首要抽象依然是一個進程，新線程是通過clone()系統呼叫產生的。但是NPTL需要特殊的內核支援來解決同步的原始類型之間互相競爭的狀況。在這種情況下線程必須能夠入眠和再復甦。用來完成這個任務的原始類型叫做futex。

NPTL是一個所謂的1×1線程函數庫。用戶產生的線程與內核能夠分配的物件之間的聯絡是一對一的。這是所有線程程式中最簡單的。

參考資料

^ 引入2.6内核. [2008-08-12]. （原始內容存檔於2012-01-21）.
^ The Native POSIX Thread Library for Linux (PDF). [2008-08-12]. （原始內容存檔 (PDF)於2012-01-21）.
^ Red Hat Linux 9 and Java 2 Platform, Standard Edition 1.4.2: A Winning Combination. [2008-12-13]. （原始內容存檔於2009-02-08）.

外部連結

NPTL設計論文（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
NPTL跟蹤工具（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）可以同來跟蹤和除錯NPTL程式的開源工具

[1] 引入2.6内核. [2008-08-12]. （原始內容存檔於2012-01-21）.

[2] The Native POSIX Thread Library for Linux (PDF). [2008-08-12]. （原始內容存檔 (PDF)於2012-01-21）.

[3] Red Hat Linux 9 and Java 2 Platform, Standard Edition 1.4.2: A Winning Combination. [2008-12-13]. （原始內容存檔於2009-02-08）.

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