Question

在阅读了Robert Love的this answer和“Linux内核开发”之后，随后在clone()系统调用中，我发现Linux中的进程和线程（几乎）无法区分核心。他们之间有一些调整（在引用的SO问题中被讨论为“更多共享”或“更少共享”），但我仍然有一些问题尚未得到解答。

我最近参与了一个涉及几个POSIX线程的程序，并决定在这个前提下进行实验。在创建两个线程的进程中，所有线程当然都会获得pthread_self()返回的唯一值，但是，而不是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;
}

（这是在64位Fedora上编译的[gcc -pthread -o thread_test thread_test.c];由于用于pthread_t的{{1}}的64位类型，代码将需要进行微小的更改才能编译在32位版本上。）

我得到的输出如下：

<bits/pthreadtypes.h>

通过在[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 ~]$中使用调度程序锁定，我可以使程序及其线程保持活动状态，以便我可以捕获gdb所说的内容，只是显示进程，它是：

top

当显示线程时，说：

  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

似乎很清楚程序，或者内核，有一种与流程形成对比的独特方式来定义线程。根据{{1}}，每个线程都有自己的PID - 为什么？

Answer 1

这些混淆都源于这样一个事实：内核开发人员最初持有一种非理性和错误的观点，即线程可以使用内核进程作为原语几乎完全在用户空间中实现，只要内核提供了一种使它们共享内存的方法和文件描述符。这导致了众所周知的糟糕的LinuxThreads POSIX线程的实现，这是一个误称，因为它没有给出任何与POSIX线程语义类似的东西。最终LinuxThreads被NPTL取代了，但很多令人困惑的术语和误解仍然存在。

要实现的第一个也是最重要的事情是“PID”在内核空间和用户空间中意味着不同的东西。内核调用PID实际上是内核级线程ID（通常称为TID），不要与pthread_t混淆，main是一个单独的标识符。系统中的每个线程，无论是在同一进程中还是在不同的进程中，都具有唯一的TID（或内核术语中的“PID”）。

另一方面，POSIX意义上的“进程”中的PID被称为内核中的“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，这等于top的初始线程的TID（内核PID）运行。

当{{1}}显示线程时，它显示TID（内核PID），而不是PID（内核TGID），这就是每个线程都有一个单独的线程的原因。

随着NPTL的出现，大多数采用PID参数或作用于调用进程的系统调用被更改为将PID视为TGID并作用于整个“线程组”（POSIX）处理）。

Answer 2

想象一下某种“元实体”。如果实体不共享其父级的资源（地址空间，文件描述符等），那么它就是一个进程，如果实体共享其父级的所有资源，那么它就是一个线程。你甚至可以在进程和线程之间有一些东西（例如，一些资源共享，一些不共享）。看一下“clone（）”系统调用（例如http://linux.die.net/man/2/clone），你就会发现这就是Linux内部工作的方式。

现在隐藏在某种抽象背后，使一切看起来像一个进程或一个线程。如果抽象是完美的，你永远不会知道“实体”和“进程和线程”之间的区别。虽然抽象并不完美 - 你所看到的PID实际上是一个“实体ID”。

Answer 3

在Linux上，每个线程都获得线程ID 。主线程的线程ID作为进程ID提供双重任务（并且在用户界面中是众所周知的）。线程ID是Linux的实现细节，与POSIX ID无关。有关更多详细信息，请参阅gettid系统调用（不适用于纯Python，因为它是特定于系统的）。

Linux中进程和线程之间的区别

3 个答案: