Linux 进程,线程,线程池

在linux内核，线程与进程的区别很小，或者说内核并无真正所谓单独的线程的概念，进程的建立函数是fork，而线程的建立是经过clone实现的。

而clone与fork都是调用do_fork(),差别以下:

 1 SYSCALL_DEFINE0(fork)
 2 {
 3     return do_fork(SIGCHLD, 0, 0, NULL, NULL);
 4 }
 5 
 6 SYSCALL_DEFINE5(clone, unsigned long, clone_flags, unsigned long, newsp,
 7          int __user *, parent_tidptr,
 8          int __user *, child_tidptr,
 9          int, tls_val)
10 {
11     return do_fork(clone_flags, newsp, 0, parent_tidptr, child_tidptr);
12 }

实际上就是内核开放大部分参数和do_fork接口来建立线程,看clone的官方解释:

The main use of clone() is to implement threads: multiple threads of control in a program that run concurrently in a shared memory space.

因此接下来参考glibc 2.25版本的pthread_create来看看进程和线程的具体实现差别在哪里:

1 const int clone_flags = (CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SYSVSEM
2                | CLONE_SIGHAND | CLONE_THREAD
3                | CLONE_SETTLS | CLONE_PARENT_SETTID
4                | CLONE_CHILD_CLEARTID
5                | 0);

显而易见clone_flags的差异很是大.

下面再来经过这些flags的做用来区分进程和线程的特性,细数以前先看看do_fork的实现,发现有意思的是,ptrace和perf这2个调试工具也是进程建立的时候初始化的.

一、CLONE_VM

     首先线程不能脱离父进程独立存在,因此它须要共享父进程的虚拟内存空间

二、CLONE_FS | CLONE_FILES

    线程作为父进程一个CPU执行单元,它能够直接使用父进程的文件系统信息(包括文件系统根目录,当前工做目录,和文件访问权限)而不须要本身独立建立和持有这些资源和父进程打开的文件描述符

三、CLONE_SIGHAND | CLONE_THREAD

    线程还接着共享父进程的异步信号处理函数，即父进程能收到的异步信号，它也能收到并处理，不过线程能够自行经过sigprocmask来屏蔽或不屏蔽某些异步信号操做，而不影响其余线程。

四、CLONE_SYSVSEM

    线程共享父进程的System V semaphore。

五、CLONE_SETTLS

    线程支持TLS (Thread Local Storage)。TLS使得变量每个线程有一份独立实体，各个线程的值互不干扰

六、CLONE_PARENT_SETTID

    父进程和线程会将线程ID保存在内核任务结构体的ptid成员。

七、CLONE_CHILD_CLEARTID

    清除内核任务结构体的ctid成员上存储的线程ID。

八、CLONE_THREAD

    将线程放入到父进程的线程组（thread group）里，这样线程在用户态就看不到本身进程ID了，只能看到父进程的进程ID，而且线程共享父进程的异步信号。

 

子进程则会复制父进程的不少进程信息，复制与共享的区别仍是很大的，复制须要从新申请内核资源，因此开销比线程大不少。

一、建立进程的时候没有指定 CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND，因此这些它须要复制进程的，因此父进程这些信息也被子进程继承过去了，可是已经独立存在在子进程里了，之后就没有关系了。

二、子进程还复制父进程的信号处理函数和信号；

三、线程和子进程都会继承（复制）父进程的普通优先级，父进程的栈，CPU状态会被设置为RUNNING。

 

总结一下：

一、进程，线程的建立还有不少细节，我这里没有彻底列举出来，只列举了我以为比较重要的部分。

二、线程，进程的最大区别就是，啃老仍是不啃老，经过上面来看，线程就是个啃老的货，而进程是个依靠父母独立成长的好孩子，然并卵，事实证实，不论是现实世界仍是计算机这个虚拟世界，越独立就越占用资源！

四、因此，多用线程能够下降系统资源的消耗。

 

上面讲到要多用线程，下面就轮到线程池要出场了，可是这个世界老是有不少熊孩子，就喜欢不停给他老子搞事情，严重到。。。咳咳，咱们仍是严肃的描述吧：

严重到不停的建立线程，销毁线程，这就增长了内核的开销了，更有甚之，有的线程函数无比简短，可能线程刚建立完就要销毁了。。。

因此避免出现这样的状况，不少场合须要用到进程池。

 

 

关于pthread能够参考以下文章：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/thread/posix_threadapi/part1/

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/thread/posix_threadapi/part2/

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/thread/posix_threadapi/part3/

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/thread/posix_threadapi/part4/

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/thread/posix_threadapi/part5/