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linux进程创建线程

发布时间:2023-01-22 05:39:49

linux线程可以创建线程吗

创建线程一般都是在主线程里面创建,因为在主线程里面能够对线程进行管理控制,而且还有很重要的一点,就是Linux编程中使用线程的好处是可以共享变量,这在主线程的main函数里面更加方便,所以没有在线程中再创建线程的用法。既然想在线程中再创建线程,为何不用fork复制进程呢,Linux的进程开销是非常小的。

Ⅱ linux怎么创建多线程

线程是“进程”中某个单一顺序的控制流。也被称为轻量进程。在POSIX线程中,线程体是一个函数。用pthread_create函数来启动这个线程。用pthread_join函数来等待线程结束。在linux中可以通过posix实现

Ⅲ linux线程的创建、退出、等待、取消、分离

返回值:成功:0,错误:出错编号。
pthread不是Linux系统默认的库而是POSIX线程库。在Linux中将其作为一个库来使用,因此编译时需要加上-pthread以显式链接该库

返回线程ID
线程标识符在进程中是唯一的,即分别属于两不同进程的两个线程可能有相同的线程标识符

retval:返回信息

参数表:
thread: 要等待的线程的pid
retval:用来存储被等待线程的返回值
返回0:成功;返回错误号:失败
主线程阻塞自己,等待子线程结束,然后回收子线程资源

可以设置线程能否被取消和取消后是否立即执行

参数表
state:PTHREAD_CANCEL_DISABLE或者PTHREAD_CANCEL_ENABLE
oldstate:指针类型,上一次取消状态的指针,可设NULL

type:PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS立即取消
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED等待事件(如pthread_join时)才取消

在任何一个时间点上,线程是可结合的(joinable),或者是分离的(detached)。一个可结合的线程能够被其他线程收回其资源和杀死,只有当pthread_join()函数返回时,创建的线程才算终止,才能释放自己占用的系统资源;在被其他线程回收之前,它的存储器资源(如栈)是不释放的。相反,一个分离的线程是不能被其他线程回收或杀死的,它的存储器资源在它终止时由系统自动释放。 因此为了避免内存泄漏,所有线程的终止,要么已设为DETACHED,要么就需要使用pthread_join()来回收

返回0成功,错误号失败
分离后不可以再合并。该操作不可逆

综合以上要想让子线程总能完整执行(不会中途退出),

注:很多地方参照了黄茹老师主编的《Linux环境高级程序设计》

Ⅳ linux进程、线程及调度算法(三)

调度策略值得是大家都在ready时,并且CPU已经被调度时,决定谁来运行,谁来被调度。

两者之间有一定矛盾。
响应的优化,意味着高优先级会抢占优先级,会花时间在上下文切换,会影响吞吐。
上下文切换的时间是很短的,几微妙就能搞定。上下文切换本身对吞吐并多大影响, 重要的是,切换后引起的cpu 的 cache miss.
每次切换APP, 数据都要重新load一次。
Linux 会尽可能的在响应与吞吐之间寻找平衡。比如在编译linux的时候,会让你选择 kernal features -> Preemption model.
抢占模型会影响linux的调度算法。

所以 ARM 的架构都是big+LITTLE, 一个很猛CPU+ 多个 性能较差的 CPU, 那么可以把I/O型任务的调度 放在 LITTLE CPU上。需要计算的放在big上。

早期2.6 内核将优先级划分了 0-139 bit的优先级。数值越低,优先级越高。0-99优先级 都是 RT(即时响应)的 ,100-139都是非RT的,即normal。
调度的时候 看哪个bitmap 中的 优先级上有任务ready。可能多个任务哦。

在普通优先级线程调度中,高优先级并不代表对低优先级的绝对优势。会在不同优先级进行轮转。
100 就是比101高,101也会比102高,但100 不会堵着101。
众屌丝进程在轮转时,优先级高的:

初始设置nice值为0,linux 会探测 你是喜欢睡眠,还是干活。越喜欢睡,linux 越奖励你,优先级上升(nice值减少)。越喜欢干活,优先级下降(nice值增加)。所以一个进程在linux中,干着干着 优先级越低,睡着睡着 优先级越高。

后期linux补丁中

红黑树,数据结构, 左边节点小于右边节点
同时兼顾了 CPU/IO 和 nice。
数值代表着 进程运行到目前为止的virtual runtime 时间。

(pyhsical runtime) / weight * 1024(系数)。
优先调度 节点值(vruntime)最小的线程。权重weight 其实有nice 来控制。

一个线程一旦被调度到,则物理运行时间增加,vruntime增加,往左边走。
weight的增加,也导致vruntime减小,往右边走。
总之 CFS让线程 从左滚到右,从右滚到左。即照顾了I/O(喜欢睡,分子小) 也 照顾了 nice值低(分母高).所以 由喜欢睡,nice值又低的线程,最容易被调度到。
自动调整,无需向nice一样做出奖励惩罚动作,个人理解权重其实相当于nice

但是 此时 来一个 0-99的线程,进行RT调度,都可以瞬间秒杀你!因为人家不是普通的,是RT的!

一个多线程的进程中,每个线程的调度的策略 如 fifo rr normal, 都可以不同。每一个的优先级都可以不一样。
实验举例, 创建2个线程,同时开2个:

运行2次,创建两个进程
sudo renice -n -5(nice -5级别) -g(global), 会明显看到 一个进程的CPU占用率是另一个的 3倍。

为什么cpu都已经达到200%,为什么系统不觉得卡呢?因为,我们的线程在未设置优先级时,是normal调度模式,且是 CPU消耗型 调度级别其实不高。

利用chrt工具,可以将进程 调整为 50 从normal的调度策略 升为RT (fifo)级别的调度策略,会出现:

chrt , nice renice 的调度策略 都是以线程为单位的,以上 设置的将进程下的所有线程进行设置nice值
线程是调度单位,进程不是,进程是资源封装单位!

两个同样死循环的normal优先级线程,其中一个nice值降低,该线程的CPU 利用率就会比另一个CPU的利用率高。

Ⅳ linux 可以在线程中再创建线程吗

1、windows里的进程/线程是继承自OS/2的。在windows里,"进程"是指一个程序,而"线程"是一个"进程"里的一个执行"线索"。从核心上讲,windows的多进程与Linux并无多大的区别,在windows里的线程才相当于Linux的进程,是一个实际正在执行的代码。但是,windows里同一个进程里各个线程之间是共享数据段的。这才是与Linux的进程最大的不同。2、在windows下,使用CreateThread函数创建线程,与Linux下创建进程同,windows线程不是从创建处开始运行的,而是由CreateThread指定一个函数,线程就从那个函数处开始运行。此程序同前面的UNIX程序一样,由两个线程各打印1000条信息。threadID是子线程的线程号,另外,全局变量g是子线程与父线程共享的,这就是与Linux最大的不同之处。大家可以看出,windows的进程/线程要比Linux复杂,在Linux要实现类似windows的线程并不难,只要fork以后,让子进程调用ThreadProc函数,并且为全局变量开设共享数据区就行了,但在windows下就无法实现类似fork的功能了。所以现在windows下的C语言编译器所提供的库函数虽然已经能兼容大多数Linux/UNIX的库函数,但却仍无法实现fork。3、对于多任务系统,共享数据区是必要的,但也是一个容易引起混乱的问题,windows下,一个程序员很容易忘记线程之间的数据是共享的这一情况,一个线程修改过一个变量后,另一个线程却又修改了它,结果引起程序出问题。但在Linux下,由于变量本来并不共享,而由程序员来显式地指定要共享的数据,使程序变得更清晰与安全。

Ⅵ “图文结合”Linux 进程、线程、文件描述符的底层原理

开发十年经验总结,阿里架构师的手写Spring boot原理实践文档

阿里架构师的这份:Redis核心原理与应用实践,带你手撕Redis

Tomcat结构原理详解

说到进程,恐怕面试中最常见的问题就是线程和进程的关系了,那么先说一下答案: 在 Linux 系统中,进程和线程几乎没有区别

Linux 中的进程其实就是一个数据结构,顺带可以理解文件描述符、重定向、管道命令的底层工作原理,最后我们从操作系统的角度看看为什么说线程和进程基本没有区别。

首先,抽象地来说,我们的计算机就是这个东西:

这个大的矩形表示计算机的 内存空间 ,其中的小矩形代表 进程 ,左下角的圆形表示 磁盘 ,右下角的图形表示一些 输入输出设备 ,比如鼠标键盘显示器等等。另外,注意到内存空间被划分为了两块,上半部分表示 用户空间 ,下半部分表示 内核空间

用户空间装着用户进程需要使用的资源,比如你在程序代码里开一个数组,这个数组肯定存在用户空间;内核空间存放内核进程需要加载的系统资源,这一些资源一般是不允许用户访问的。但是注意有的用户进程会共享一些内核空间的资源,比如一些动态链接库等等。

我们用 C 语言写一个 hello 程序,编译后得到一个可执行文件,在命令行运行就可以打印出一句 hello world,然后程序退出。在操作系统层面,就是新建了一个进程,这个进程将我们编译出来的可执行文件读入内存空间,然后执行,最后退出。

你编译好的那个可执行程序只是一个文件,不是进程,可执行文件必须要载入内存,包装成一个进程才能真正跑起来。进程是要依靠操作系统创建的,每个进程都有它的固有属性,比如进程号(PID)、进程状态、打开的文件等等,进程创建好之后,读入你的程序,你的程序才被系统执行。

那么,操作系统是如何创建进程的呢? 对于操作系统,进程就是一个数据结构 ,我们直接来看 Linux 的源码

task_struct 就是 Linux 内核对于一个进程的描述,也可以称为“进程描述符”。源码比较复杂,我这里就截取了一小部分比较常见的。

我们主要聊聊 mm 指针和 files 指针。 mm 指向的是进程的虚拟内存,也就是载入资源和可执行文件的地方; files 指针指向一个数组,这个数组里装着所有该进程打开的文件的指针。

先说 files ,它是一个文件指针数组。一般来说,一个进程会从 files[0] 读取输入,将输出写入 files[1] ,将错误信息写入 files[2] 。

举个例子,以我们的角度 C 语言的 printf 函数是向命令行打印字符,但是从进程的角度来看,就是向 files[1] 写入数据;同理, scanf 函数就是进程试图从 files[0] 这个文件中读取数据。

每个进程被创建时, files 的前三位被填入默认值,分别指向标准输入流、标准输出流、标准错误流。我们常说的“文件描述符”就是指这个文件指针数组的索引 ,所以程序的文件描述符默认情况下 0 是输入,1 是输出,2 是错误。

我们可以重新画一幅图:

对于一般的计算机,输入流是键盘,输出流是显示器,错误流也是显示器,所以现在这个进程和内核连了三根线。因为硬件都是由内核管理的,我们的进程需要通过“系统调用”让内核进程访问硬件资源。

PS:不要忘了,Linux 中一切都被抽象成文件,设备也是文件,可以进行读和写。

如果我们写的程序需要其他资源,比如打开一个文件进行读写,这也很简单,进行系统调用,让内核把文件打开,这个文件就会被放到 files 的第 4 个位置,对应文件描述符 3:

明白了这个原理, 输入重定向 就很好理解了,程序想读取数据的时候就会去 files[0] 读取,所以我们只要把 files[0] 指向一个文件,那么程序就会从这个文件中读取数据,而不是从键盘:

同理, 输出重定向 就是把 files[1] 指向一个文件,那么程序的输出就不会写入到显示器,而是写入到这个文件中:

错误重定向也是一样的,就不再赘述。

管道符其实也是异曲同工,把一个进程的输出流和另一个进程的输入流接起一条“管道”,数据就在其中传递,不得不说这种设计思想真的很巧妙:

到这里,你可能也看出“Linux 中一切皆文件”设计思路的高明了,不管是设备、另一个进程、socket 套接字还是真正的文件,全部都可以读写,统一装进一个简单的 files 数组,进程通过简单的文件描述符访问相应资源,具体细节交于操作系统,有效解耦,优美高效。

首先要明确的是,多进程和多线程都是并发,都可以提高处理器的利用效率,所以现在的关键是,多线程和多进程有啥区别。

为什么说 Linux 中线程和进程基本没有区别呢,因为从 Linux 内核的角度来看,并没有把线程和进程区别对待。

我们知道系统调用 fork() 可以新建一个子进程,函数 pthread() 可以新建一个线程。 但无论线程还是进程,都是用 task_struct 结构表示的,唯一的区别就是共享的数据区域不同 。

换句话说,线程看起来跟进程没有区别,只是线程的某些数据区域和其父进程是共享的,而子进程是拷贝副本,而不是共享。就比如说, mm 结构和 files 结构在线程中都是共享的,我画两张图你就明白了:

所以说,我们的多线程程序要利用锁机制,避免多个线程同时往同一区域写入数据,否则可能造成数据错乱。

那么你可能问, 既然进程和线程差不多,而且多进程数据不共享,即不存在数据错乱的问题,为什么多线程的使用比多进程普遍得多呢 ?

因为现实中数据共享的并发更普遍呀,比如十个人同时从一个账户取十元,我们希望的是这个共享账户的余额正确减少一百元,而不是希望每人获得一个账户的拷贝,每个拷贝账户减少十元。

当然,必须要说明的是, 只有 Linux 系统将线程看做共享数据的进程 ,不对其做特殊看待 ,其他的很多操作系统是对线程和进程区别对待的,线程有其特有的数据结构,我个人认为不如 Linux 的这种设计简洁,增加了系统的复杂度。

在 Linux 中新建线程和进程的效率都是很高的,对于新建进程时内存区域拷贝的问题,Linux 采用了 -on-write 的策略优化,也就是并不真正复制父进程的内存空间,而是等到需要写操作时才去复制。 所以 Linux 中新建进程和新建线程都是很迅速的

Ⅶ linux进程、线程及调度算法(二)

执行一个 ,但是只要任何修改,都造成分裂如,修改了chroot,写memory,mmap,sigaction 等。

p1 是一个 task_struct, p2 也是一个 task_struct. linux内核的调度器只认得task_struck (不管你是进程还是线程), 对其进行调度。
p2 的task_struck 被创建出来后,也有一份自己的资源。但是这些资源会短暂的与p1 相同。
进程是区分资源的单位,你的资源是我的资源,那从概念上将就不叫进程。

其他资源都好分配,唯一比较难的是内存资源的重新分配。

非常简单的程序,但是可以充分说明 COW。
结果:10 -> 20 -> 10

COW 是严重依赖于CPU中的MMU。CPU如果没有 MMU,fork 是不能工作的。
在没有mmu的CPU中,不可能执行COW 的,所以只有vfork
vfork与fork相比的不同

P2没有自己的 task_struct, 也就是说P1 的内存资源 就是 P2的内存资源。

结果 10,20,20

vfork:

vfork 执行上述流程,P2也只是指向了P1的mm,那么将这个vfork 放大,其余的也全部clone,共同指向P1,那么就是线程的属性了。
phtread_create -> Clone()

P1 P2 在内核中都是 task_struct. 都可以被调度。共享资源可调度,即线程。 这就是线程为什么也叫做轻量级进程
不需要太纠结线程和进程的区别。

4651 : TGID
4652, 4653 tid 内核中 task_struct 真正的pid

linux 总是白发人 送 黑发人。如果父进程在子进程推出前挂掉了。那么子进程应该怎么办?

p3 -> init, p5 -> subreaper

每一个孤儿都会找最近的火葬场
可以设置进程的属性,将其变为subreaper,会像1号进程那样收养孤儿进程。

linux的进程睡眠依靠等待队列,这样的机制类似与涉及模式中的订阅与发布。
睡眠,分两种

每一个进程都是创建出来的,那么第一个进程是谁创建的呢?
init 进程是被linux的 0 进程 创建出来的。开机创建。

父进程就是 0 号进程,但在pstree,是看不到0进程的。因为0进程创建子进程后,就退化成了idle进程。
idle进程是 linux内核里,特殊调度类。 所有进程都睡眠停止 ,则调度idle进程,进入到 wait for interrupte 等中断。此时 cpu及其省电,除非来一个中断,才能再次被唤醒。
唤醒后的任何进程,从调度的角度上说,都比idle进程地位高。idle是调度级别最最低的进程。
0 进程 一跑,则进入等中断。一旦其他进程被唤醒,就轮不到 0进程了。
所有进程都睡了,0就上来,则cpu需要进入省电模式

Ⅷ Linux中进程和线程的对比与区别

线程和进程是另一对有意义的概念,主要区别和联系如下:

Ⅸ linux 下 进程和线程的区别

线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体.
与进程的区别:
(1)地址空间:进程内的一个执行单元;进程至少有一个线程;它们共享进程的地址空间;而进程有自己独立的地址空间;
(2)资源拥有:进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源
(3)线程是处理器调度的基本单位,但进程不是.
4)二者均可并发执行.
进程和线程都是由操作系统所体会的程序运行的基本单元,系统利用该基本单元实现系统对应用的并发性。进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程,同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

2.进程和应用程序的区别?

进程与应用程序的区别在于应用程序作为一个静态文件存储在计算机系统的硬盘等存储空间中,而进程则是处于动态条件下由操作系统维护的系统资源管理实体。
C、C++、Java等语言编写的源程序经相应的编译器编译成可执行文件后,提交给计算机处理器运行。这时,处在可执行状态中的应用程序称为进程。从用户角度来看,进程是应用程序的一个执行过程。从操作系统核心角度来看,进程代表的是操作系统分配的内存、CPU时间片等资源的基本单位,是为正在运行的程序提供的运行环境。进程与应用程序的区别在于应用程序作为一个静态文件存储在计算机系统的硬盘等存储空间中,而进程则是处于动态条件下由操作系统维护的系统资源管理实体。多任务环境下应用程序进程的主要特点包括: ●进程在执行过程中有内存单元的初始入口点,并且进程存活过程中始终拥有独立的内存地址空间; ●进程的生存期状态包括创建、就绪、运行、阻塞和死亡等类型; ●从应用程序进程在执行过程中向CPU发出的运行指令形式不同,可以将进程的状态分为用户态和核心态。处于用户态下的进程执行的是应用程序指令、处于核心态下的应用程序进程执行的是操作系统指令

3.进程与Java线程的区别

应用程序在执行过程中存在一个内存空间的初始入口点地址、一个程序执行过程中的代码执行序列以及用于标识进程结束的内存出口点地址,在进程执行过程中的每一时间点均有唯一的处理器指令与内存单元地址相对应。
Java语言中定义的线程(Thread)同样包括一个内存入口点地址、一个出口点地址以及能够顺序执行的代码序列。但是进程与线程的重要区别在于线程不能够单独执行,它必须运行在处于活动状态的应用程序进程中,因此可以定义线程是程序内部的具有并发性的顺序代码流。 Unix操作系统和Microsoft Windows操作系统支持多用户、多进程的并发执行,而Java语言支持应用程序进程内部的多个执行线程的并发执行。多线程的意义在于一个应用程序的多个逻辑单元可以并发地执行。但是多线程并不意味着多个用户进程在执行,操作系统也不把每个线程作为独立的进程来分配独立的系统资源。进程可以创建其子进程,子进程与父进程拥有不同的可执行代码和数据内存空间。而在用于代表应用程序的进程中多个线程共享数据内存空间,但保持每个线程拥有独立的执行堆栈和程序执行上下文(Context)。
需要注意的是:在应用程序中使用多线程不会增加 CPU 的数据处理能力。只有在多CPU 的计算机或者在网络计算体系结构下,将Java程序划分为多个并发执行线程后,同时启动多个线程运行,使不同的线程运行在基于不同处理器的Java虚拟机中,才能提高应用程序的执行效率。 另外,如果应用程序必须等待网络连接或数据库连接等数据吞吐速度相对较慢的资源时,多线程应用程序是非常有利的。基于Internet的应用程序有必要是多线程类型的,例如,当开发要支持大量客户机的服务器端应用程序时,可以将应用程序创建成多线程形式来响应客户端的连接请求,使每个连接用户独占一个客户端连接线程。这样,用户感觉服务器只为连接用户自己服务,从而缩短了服务器的客户端响应时间。 三、Java语言的多线程程序设计方法

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