linux线程技术
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2013-03-07
17:07:48
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线程浅析
对于理解 Linux 进程与线程关系，以及所谓的"Linux 没有线程只有轻量级进程的概念"很好的一篇
文章。
在许多经典的操作系统教科书中, 总是把进程定义为程序的执行实例, 它并不执行什么, 只是维护
应用程序所需的各种资源. 而线程则是真正的执行实体.
为了让进程完成一定的工作, 进程必须至少包含一个线程. 如图 1.
进程所维护的是程序所包含的资源(静态资源), 如: 地址空间, 打开的文件句柄集, 文件系统状态
, 信号处理 handler, 等;
线程所维护的运行相关的资源(动态资源), 如: 运行栈, 调度相关的控制信息, 待处理的信号集,
等;
然而, 一直以来, linux 内核并没有线程的概念. 每一个执行实体都是一个 task_struct 结构,
通常称之为进程. 如图 2.
进程是一个执行单元, 维护着执行相关的动态资源. 同时, 它又引用着程序所需的静态资源.
通过系统调用 clone 创建子进程时, 可以有选择性地让子进程共享父进程所引用的资源. 这样的子
进程通常称为轻量级进程.
linux 上的线程就是基于轻量级进程, 由用户态的 pthread 库实现的.
使用 pthread 以后, 在用户看来, 每一个 task_struct 就对应一个线程, 而一组线程以及它们所
共同引用的一组资源就是一个进程.
但是, 一组线程并不仅仅是引用同一组资源就够了, 它们还必须被视为一个整体.
对此, POSIX 标准提出了如下要求:
1, 查看进程列表的时候, 相关的一组 task_struct 应当被展现为列表中的一个节点;
2, 发送给这个"进程"的信号(对应 kill 系统调用), 将被对应的这一组 task_struct 所共享,
并且被其中的任意一个"线程"处理;
3, 发送给某个"线程"的信号(对应 pthread_kill), 将只被对应的一个 task_struct 接收, 并
且由它自己来处理;
4, 当"进程"被停止或继续时(对应 SIGSTOP/SIGCONT 信号), 对应的这一组 task_struct 状态
将改变;
5, 当"进程"收到一个致命信号(比如由于段错误收到 SIGSEGV 信号), 对应的这一组
task_struct 将全部退出;
6, 等等(以上可能不够全);
linuxthreads
在 linux 2.6 以前, pthread 线程库对应的实现是一个名叫 linuxthreads 的 lib.
linuxthreads 利用前面提到的轻量级进程来实现线程, 但是对于 POSIX 提出的那些要求,
linuxthreads 除了第 5 点以外, 都没有实现(实际上是无能为力):
1, 如果运行了 A 程序, A 程序创建了 10 个线程, 那么在 shell 下执行 ps 命令时将看到 11 个 A
进程, 而不是 1 个(注意, 也不是 10 个, 下面会解释);
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