„Native POSIX Thread Library“ – Versionsunterschied

Seit der Kernel-Version 2.0 existierte für Linux die Threading-Bibliothek ''[[LinuxThreads]]'', deren grundlegende Design-Prinzipien unter Einfluss der [[1996]] vorhandenen Beschränkungen des [[Linux-Kernel]]s und der libc5 zustande gekommen waren. Linux hatte keine echte Unterstützung für Threads im Kernel, kannte aber den ''[[clone]]()''-Systemaufruf, der eine Kopie des aufrufenden Prozesses mit identischem Adressraum erzeugte. LinuxThreads benutzte diesen [[Systemaufruf]], um Thread-Unterstützung so gut es ging im [[Userspace]] zu simulieren. Die Bibliothek wurde zwar kontinuierlich verbessert, war aber schon lange nicht mehr zeitgemäß, und konzeptionell bedingt auch nicht reparierbar. Mittel der Wahl war daher eine komplette Neuimplementierung der Threading-Bibliothek.

Um die bestehenden Probleme zu lösen, wurde zusätzliche Infrastruktur im Kernel und eine neugeschriebene Threading-Bibliothek benötigt. Es wurden zwei konkurrierende Projekte gestartet: [[Next Generation POSIX Threads]] (NGPT) unter Leitung von [[IBM]], und NPTL unter Federführung der bei [[RedHatRed Hat]] angestellten Kernel- und glibc-[[Hacker]] [[Ingo Molnar]] und [[Ulrich Drepper]]. Nachdem sich abzeichnete, dass sich in der Praxis die NPTL durchsetzen würde, wurde das NGPT-Projekt Mitte [[2003]] eingestellt.

Das NPTL-Team setzte sich folgende Ziele für ihreseine neue Bibliothek:

** darauf aufbauend: [[NUMA]]-Unterstützung

Unter diesen Voraussetzungen begann Mitte [[2002]] die Arbeit an der neuen Native POSIX Thread Library. Im August/September 2002 wurde der 2.5er Linux-Kernel für die NPTL fit gemacht. Dazu war es notwendig, einige neue SystemcallsSystemaufrufe einzuführen und vorhandene zu optimieren. In ersten Benchmarks konnten nun auf einem IA-32-System innerhalb von 2 Sekunden 100.000 parallele Threads aufgemacht werden, die in 2 Sekunden erzeugt werden; konnten. Ohneohne NPTL dauerte allein die Erzeugung der Threads fast 15 Minuten. Trotz dieser bemerkenswerten Last blieb das System während dieser Tests annähernd mit normaler Geschwindigkeit benutzbar.

[[Red Hat Linux]] 9 war die erste Linux-Distribution, in der die NPTL in einem [[Patch_(Software)|gepatchten]] 2.4er Kernel verwendet wurde (und deren Benutzer dadurch bisweilen zu unfreiwilligen [[Betatester#Betatester|Betatestern]] wurden). Inzwischen benutzen praktisch alle modernen Distributionen die NPTL, wenn einsie einen Kernel der Version 2.6 oder höher verwendet wirdverwenden.

NPTL funktioniert ähnlich wie ''LinuxThreads''. Der Kernel verwaltet immer noch Prozesse und keine Threads, und neue Threads werden mit einem von der NPTL aufgerufenen ''clone()'' erzeugt. Die NPTL benötigt allerdings spezielle Kernelunterstützung, und implementiert damit Synchronisationsmechanismen, bei denen Threads schlafengelegtschlafen gelegt und wieder aufgeweckt werden. Dazu werden [[Futex]]es verwendet.

Die NPTL ist eine so genannte 1×1-Threading-Bibliothek. Die vom Benutzer mit der ''pthread_create()''-Funktion erzeugten Threads stehen dabei in einer 1-zu-1-Beziehung mit Prozessen in den Scheduler-Queues des Kernels. Dies ist die einfachste denkbare Threading-Implementation. Die Alternative wäre m×n. Dabei existieren typischerweise mehr Threads im Userspace, als es Prozesse im Kernel gibt. Die Threading-Bibliothek wäre dann dafür verantwortlich, die Prozessorzeit auf die einzelnen Threads im Prozess zu verteilen. Mit diesem Konzept wären sehr schnelle [[Kontextumschaltung|Kontextumschaltungen]] möglich, da die Anzahl der notwendigen Systemaufrufe minimiert wird, andererseits würde aber die Komplexität erhöht werden, und es könnte leichter zu [[Prioritätsinversion]] kommen.