Qual a vantagem no uso de threads?

Pré-requisito: diferença entre processo e thread , diferença entre thread de nível de usuário e thread de nível de kernel

Introdução: 
Em um sistema operacional, há vários programas, e tanto o sistema operacional quanto o usuário compartilham os recursos de hardware e software do sistema do computador. Para garantir que um programa incorreto não prejudique os outros programas ou o sistema operacional, ele distingue entre o código definido pelo usuário e o código do sistema operacional. 
A abordagem é que apenas a tarefa que está sendo executada em nome do sistema operacional é fornecida com suporte de hardware, conhecido como modo kernel , enquanto a tarefa executada em nome de um aplicativo de usuário não é, conhecida como modo de usuário .

• O modo kernel é um modo privilegiado, onde o processo tem acesso a todos os recursos, como hardware, dados do kernel, código do kernel do sistema operacional.
• A diferença básica é que, no modo kernel, o kernel pode acessar o hardware diretamente, mas não é o caso no modo usuário. No entanto, quando um aplicativo de usuário solicita um serviço do sistema operacional, o sistema deve fazer uma transição do modo de usuário para o kernel. 

Uma maneira melhor de entender o conceito é observar o diagrama a seguir. 

Um thread é uma unidade de execução, que faz parte de um processo. Ele compartilha os recursos do processo. É agendado pelo agendador. Existem duas maneiras de implementar um thread: elas estão no espaço do usuário ou no Kernel.

Threads podem ser implementados no espaço do usuário, sem o suporte do kernel. As seguintes coisas acontecem se implementarmos um thread no espaço do usuário -

1. O código correspondente e as estruturas de dados utilizadas são armazenados no espaço do usuário.
2. Se uma API for chamada, isso resultará em uma chamada de sistema local no espaço do usuário, em vez de uma chamada de sistema.
3. Os threads são gerenciados inteiramente pelo sistema de tempo de execução, sem que o kernel saiba nada sobre isso.

Modelos de
thread no nível do usuário : um thread no espaço do usuário pode ser implementado usando qualquer um dos quatro métodos a seguir: -

1. Um a um
2. Muitos para um
3. Muitos para muitos
4. Dois níveis.

Em cada um dos modelos acima, o encadeamento no espaço do usuário é mapeado com o encadeamento do kernel ou melhor, com um processador virtual.

1. Um para um:
neste tipo de modelo -

• Cada encadeamento de nível de usuário é mapeado com um encadeamento de nível de kernel separado.
• Cada thread no espaço do usuário é executado em um thread separado no nível do kernel.
• Aqui, o kernel deve fornecer uma chamada de sistema para criar um novo thread de kernel.

2. Muitos para um:
neste tipo de modelo -

• Vários encadeamentos no espaço do usuário são mapeados com um único encadeamento no nível do kernel.
• Em outras palavras, todos os threads de nível de usuário são executados no mesmo thread do kernel.
• Como há apenas um thread do kernel, apenas um thread no nível do usuário é executado por vez.
• Cada thread do usuário faz uma chamada de sistema para criar uma nova thread do kernel.

3. Muitos para muitos:
neste tipo de modelo -

• Um número n de threads no nível do usuário é mapeado para execução em um número m de threads no nível do kernel.

4. Dois níveis:
neste tipo de modelo -

• Esta é uma versão híbrida dos modelos muitos para muitos e um para um.
• Apenas um conjunto limitado de threads de usuário podem ser vinculados a uma única thread do kernel.

Vantagens:
vimos o que são threads, como as threads no nível do usuário são diferentes do nível do kernel e diferentes tipos de threads do usuário. Mas qual é a motivação por trás do uso de um thread no nível do usuário? Vejamos algumas de suas vantagens: -

1. Como não há necessidade de uma chamada de sistema, o processo geral é rápido e eficiente.
2. A organização simples, já que os threads são criados, trocados e gerenciados sem intervir no kernel.
3. Ele pode ser implementado em um sistema, cujo sistema operacional não oferece suporte a threads no nível do kernel.

Desvantagens:
para todas as vantagens, existem desvantagens correspondentes -

1. Programação pobre, como alocar um processo com uma thread ociosa ou bloquear um processo, porque uma thread está travando.
2. O desempenho pode ser inconsistente.

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Quais as vantagens de se utilizar threads?

Qual a função dos threads?

Quais são as vantagens e desvantagens da implementação de threads nível de usuário )?

Qual é a maior vantagem de se implementar threads no espaço de usuário?