在阅读了这个答案和Robert Love的“LinuxKernelDevelopment”之后,随后在clone()系统调用中,我发现Linux中的进程和线程(几乎)与内核没有区别。它们之间有一些调整(在引用的SO问题中被讨论为“更多共享”或“更少共享”),但是我仍然有一些问题需要解答。
clone()
我最近开发了一个包含几个POSIX线程的程序,并决定在此前提下进行试验。在创建两个线程的进程中,所有线程当然都会获得的唯一值pthread_self(), 但 不是getpid()。
pthread_self()
getpid()
我创建的示例程序如下:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdint.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> void* threadMethod(void* arg) { int intArg = (int) *((int*) arg); int32_t pid = getpid(); uint64_t pti = pthread_self(); printf("[Thread %d] getpid() = %d\n", intArg, pid); printf("[Thread %d] pthread_self() = %lu\n", intArg, pti); } int main() { pthread_t threads[2]; int thread1 = 1; if ((pthread_create(&threads[0], NULL, threadMethod, (void*) &thread1)) != 0) { fprintf(stderr, "pthread_create: error\n"); exit(EXIT_FAILURE); } int thread2 = 2; if ((pthread_create(&threads[1], NULL, threadMethod, (void*) &thread2)) != 0) { fprintf(stderr, "pthread_create: error\n"); exit(EXIT_FAILURE); } int32_t pid = getpid(); uint64_t pti = pthread_self(); printf("[Process] getpid() = %d\n", pid); printf("[Process] pthread_self() = %lu\n", pti); if ((pthread_join(threads[0], NULL)) != 0) { fprintf(stderr, "Could not join thread 1\n"); exit(EXIT_FAILURE); } if ((pthread_join(threads[1], NULL)) != 0) { fprintf(stderr, "Could not join thread 2\n"); exit(EXIT_FAILURE); } return 0; }
(这被编译[ gcc -pthread -o thread_test thread_test.c]在64位的Fedora;由于用于64位类型pthread_t从来源<bits/pthreadtypes.h>,代码将需要小的变化来编译在32位版本。)
gcc -pthread -o thread_test thread_test.c
pthread_t
<bits/pthreadtypes.h>
我得到的输出如下:
[bean@fedora ~]$ ./thread_test [Process] getpid() = 28549 [Process] pthread_self() = 140050170017568 [Thread 2] getpid() = 28549 [Thread 2] pthread_self() = 140050161620736 [Thread 1] getpid() = 28549 [Thread 1] pthread_self() = 140050170013440 [bean@fedora ~]$
通过使用锁定的调度程序gdb,我可以使程序及其线程保持活动状态,这样我就可以捕获top所说的内容, 仅显示进程 为:
gdb
top
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 28602 bean 20 0 15272 1112 820 R 0.4 0.0 0:00.63 top 2036 bean 20 0 108m 1868 1412 S 0.0 0.0 0:00.11 bash 28547 bean 20 0 231m 16m 7676 S 0.0 0.4 0:01.56 gdb 28549 bean 20 0 22688 340 248 t 0.0 0.0 0:00.26 thread_test 28561 bean 20 0 107m 1712 1356 S 0.0 0.0 0:00.07 bash
当显示线程时,说:
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 28617 bean 20 0 15272 1116 820 R 47.2 0.0 0:00.08 top 2036 bean 20 0 108m 1868 1412 S 0.0 0.0 0:00.11 bash 28547 bean 20 0 231m 16m 7676 S 0.0 0.4 0:01.56 gdb 28549 bean 20 0 22688 340 248 t 0.0 0.0 0:00.26 thread_test 28552 bean 20 0 22688 340 248 t 0.0 0.0 0:00.00 thread_test 28553 bean 20 0 22688 340 248 t 0.0 0.0 0:00.00 thread_test 28561 bean 20 0 107m 1860 1432 S 0.0 0.0 0:00.08 bash
似乎很清楚,程序或内核与进程相比,具有一种定义线程的独特方法。每个线程根据其都有自己的PID- top为什么?
这些混乱的根源在于,内核开发人员最初持有一种不合理和错误的观点,即只要内核提供了一种使它们共享内存和文件描述符的方法,线程就可以几乎完全在用户空间中使用内核进程作为原语来实现。 。这导致了臭名昭著的POSIX线程的LinuxThreads糟糕的实现,这是一个错误的称呼,因为它没有提供任何与POSIX线程语义类似的东西。最终,LinuxThreads被NPTL取代(但由NPTL代替),但是仍然存在许多令人困惑的术语和误解。
首先要认识到的最重要的事情是“ PID”在内核空间和用户空间中的含义不同。内核称为PID的实际上是内核级线程ID(通常称为TID),不要与之混淆,pthread_t后者是一个单独的标识符。系统上的每个线程,无论是在同一进程中还是在不同进程中,都具有唯一的TID(或内核术语中的“ PID”)。
另一方面,在POSIX的“进程”意义上,所谓的PID在内核中称为“线程组ID”或“ TGID”。每个进程由一个或多个线程(内核进程)组成,每个线程都有自己的TID(内核PID),但都共享相同的TGID,该TGID等于在其中main运行的初始线程的TID(内核PID)。
main
当top显示线程时,它显示的是TID(内核PID),而不是PID(内核TGID),因此每个线程都有一个单独的线程。
随着NPTL的到来,大多数采用PID参数或对调用 进程 起作用的系统调用都已更改为将PID视为TGID并对整个“线程组”起作用(POSIX进程)。