了解线程的实现方式

Question

我一直在努力了解实现用户空间线程的机制。我无法理解堆栈和框架的机制。我遇到了两个非常好的资源（here和here），它们解释了线程及其实现方式，但我仍然不了解以下细节：

1. 线程执行中如何使用机器上下文？我知道它由堆栈指针和一堆寄存器值组成。但操作系统究竟是如何使用它来执行线程的呢？
2. 为什么我们需要蹦床功能（mctx_create_trampoline）？在链接＃2中，他们将函数设置为信号处理程序，用于保存机器上下文并启动线程函数（mctx_create_boot）。
3. 基于这些函数，如何实现线程可以调用的“yield”函数？另外，我们如何中断正在运行的线程？我假设你有一个定时器和SIGALRM，当它关闭时调用信号处理程序。但是如果yield函数切换上下文，那么信号处理程序将不会返回，这将阻止进一步传递信号。

Answer 1

1. 一旦在物理CPU上执行了一个线程，就不再涉及操作系统，直到时间片到期或需要进行其他一些重新调度。所以关键问题是：如何将线程安排到物理CPU？好吧，操作系统将物理CPU寄存器设置为适当的值并跳转到线程最后被中断的位置（这实际上设置了指令指针）。此时操作系统失去了控制权，不再参与其中。只有在发生硬件中断或某些其他物理CPU内核决定控制CPU时，它才能重新获得控制权。
2. 目前无法打开该文档。
3. “yield”无法在用户空间中实现。它通常是一个内核API，它选择一些其他线程来安排和调度它到当前的CPU。