用户线程的使用方法-DPDK中文网

用户线程（User Threads，又称协程或轻量级线程）通过用户态调度实现高并发I/O操作，避免了内核线程的上下文切换开销。以下是具体使用方法及技术实现：

1. 基本概念

与内核线程的区别：
- 用户线程由用户态调度器管理，无需内核介入。
- 一个内核线程可承载多个用户线程（M:N模型）。
核心优势：
- 创建/切换成本极低（纳秒级 vs 微秒级）。
- 适合高并发I/O密集型场景（如网络服务）。

2. C/C++实现方案

(1) 使用协程库（推荐）

libco（微信开源）：

#include "co_routine.h"
void* routine_func(void* args) {
    // 协程逻辑
    co_enable_hook_sys(); // Hook系统调用为非阻塞
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    co_connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)); // 异步连接
    co_recv(fd, buf, len); // 异步接收
}
int main() {
    stCoRoutine_t* co;
    co_create(&co, NULL, routine_func, NULL);
    co_resume(co); // 启动协程
    eventloop();   // 事件循环驱动协程调度
}

其他库：Boost.Asio（C++）、libmill（Go风格）

(2) 自行实现调度器

// 简化的上下文切换示例（基于ucontext）
void coro_switch(struct coro* from, struct coro* to) {
    swapcontext(&from->ctx, &to->ctx); 
}

3. Go语言原生支持

func worker(id int, ch chan string) {
    for url := range ch {
        resp, _ := http.Get(url) // Goroutine自动挂起/恢复
        fmt.Printf("Worker %d: %s\n", id, resp.Status)
    }
}
func main() {
    ch := make(chan string)
    for i := 0; i < 100; i++ { //启动100个Goroutine
        go worker(i, ch)
    }
    urls := []string{"https://example.com", ...}
    for _, url := range urls {
        ch <- url //分发任务
    }
}

Go的GMP模型自动完成用户线程到内核线程的映射。

4. Python协程（asyncio）

import asyncio

async def fetch(url):
    reader, writer = await asyncio.open_connection(url,80)
	writer.write(b"GET / HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\n\r\n")
	data = await reader.read()
	print(data.decode())

async def main():
	tasks = [fetch("example.com") for _ in range(100)]
	await asyncio.gather(*tasks) #并发执行100个任务

asyncio.run(main())

5. Java/Kotlin虚拟线程

// JDK19+
Thread.startVirtualThread(() -> {
	try (HttpClient client = HttpClient.newHttpClient()) {
		HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
			.uri(URI.create("https://example.com"))
			.build();
		client.sendAsync(request,BODY_HANDLERS.ofString())
		      .thenAccept(System.out::println);
}});

6.关键优化技巧

技术点	作用	示例
Hook系统调用	将阻塞I/O转为异步	`libco`的`read()`→`co_read()`
工作窃取调度	均衡负载	Go的GMP调度器
零拷贝传输	减少数据复制	Linux `sendfile()`