线程与进程在内核中的实现

内核代码为2.6.35.13。

1      概述

进程与其对应的线程之间使用相同的内存空间、文件描述符和一些其他的东西。

2      分析

在内核中，线程与进程都是用结构体task_struct来表示的，在内核调度上并没有什么区别。

2.1         相同点

我们已经在上文中指出主线程与线程之间使用相同的内存空间、文件描述符和一些其他的东西。

#include <stdio.h>

#include <pthread.h>

 

void *thread1(void *data)

{

    while (1){

        printf("thread 1\n");

        sleep(1);

    }

    pthread_exit(0);

    return;

}

 

void *thread2(void *data)

{

    while (1){

        printf("thread 2\n");

        sleep(2);

    }

    pthread_exit(0);

    return;

}

 

int main()

{

    pthread_t th1;

    pthread_t th2;

 

    if (pthread_create(&th1, NULL,thread1, NULL)){

        return 1;

    }

    if (pthread_create(&th2, NULL,thread2, NULL)){

 

        return 1;

    }

 

    pthread_join(th1, NULL);

    pthread_join(th2, NULL);

 

    return 0;

}

为了验证这些观点，我以上面的用户态代码示例来说明（代码不一定规范，仅为说明问题）。如上代码，在主线程成创建了两个线程thread1和thread2，然后就等待这两个线程执行完成，但这两个线程都一直在死循环中，也就说，整个都不为结束，除非我手动杀掉这个进程。

在内核中编写（test）模块来查看这三个（主）线程之间的关系，代码如下：

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/sched.h>

#include <asm/string.h>

 

static void print_task(struct task_struct *p)

{

    printk(KERN_ALERT "pid: %d,tgid: %d, mm = %p, files = %p\n",

           p->pid, p->tgid, p->mm, p->files);

    return;

}

 

static int hello_init(void)

{

    struct task_struct *g =NULL;

    struct task_struct *t =NULL;

    printk(KERN_ALERT "\ntestmodule init\n");

 

    do_each_thread(g, t){

       if (!strcmp(g->comm,"a.out")) {

           print_task(t);

       }

    }while_each_thread(g,t);

 

    return 0;

}

static void hello_exit(void)

{

    printk(KERN_ALERT "test moduleexit\n");

}

 

MODULE_LICENSE("DualBSD/GPL");

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);

如上代码，轮训当前所有的线程，找到名称为“a.out”的线程（即以上用户态代码生成的线程）。打印对应线程的pid、tgid、mm和files。其中，pid表示线程的一个标识；tgid即threadgroup id，表示该线程组的id，其实也就是主线程的id；mm表示该task使用的内存空间；file表示该task所有打开的文件描述符。运行结果如下：

 

从上述结果中可以看出，主线程和两个辅线程都拥有各自的pid，但其tgid都等于主线程的pid，而且他们的mm和files也指向同样的一块内存，也就是说：主线程和辅线程之间的确共享着内存空间和文件描述符信息。

在内核中，调度主线程和辅线程是没有区别的。

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