19 | 线程的创建：如何执行一个新子项目？

精选留言(28)

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  Milittle

  刘老师，您好，您可以把文档中给出的代码文件定位给出来么，一般在对应看源码的时候，很难定位到老师给的代码点的对应源码文件，谢谢老师~老师讲的真的让我把多年的零散知识可以连贯起来，然后理解的更加透彻，但是也会有不太理解的地方，再次感谢。这个课很值得~。
  总结以下进程和线程的异同点：
  1. 进程有独立的内存空间，比如代码段，数据段。线程则是共享进程的内存空间。
  2. 在创建新进程的时候，会将父进程的所有五大数据结构复制新的，形成自己新的内存空间数据，而在创建新线程的时候，则是引用进程的五大数据结构数据，但是线程会有自己的私有（局部）数据，执行栈空间。
  3. 进程和线程其实在cpu看来都是task_struct结构的一个封装，执行不同task即可，而且在cpu看来就是在执行这些task时候遵循对应的调度策略以及上下文资源切换定义，包括寄存器地址切换，内核栈切换，指令指针寄存器的地址切换。所以对于cpu而言，进程和线程是没有区别的。
  4. 进程创建的时候直接使用系统调用fork，进行系统调用的链路走，从而进入到_do_fork去创建task，而线程创建在调用_do_fork之前，还需要维护pthread这个数据结构的信息，初始化用户态栈信息。
  自己就能意识到这几点，如果有理解不到位，或者不全面的地方，还请老师给予指点，谢谢老师。

  2019-05-10

  

   29
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  why

  - 线程的创建
  - 线程是由内核态和用户态合作完成的, pthread_create 是 Glibc 库的一个函数
  - pthread_create 中
  1. 设置线程属性参数, 如线程栈大小
  2. 创建用户态维护线程的结构, pthread
  3. 创建线程栈 allocate_stack
      - 取栈的大小, 在栈末尾加 guardsize
      - 在进程堆中创建线程栈(先尝试调用 get_cached_stack 从缓存回收的线程栈中取用)
      - 若无缓存线程栈, 调用 `__mmap` 创建
      - 将 pthread 指向栈空间中
      - 计算 guard 内存位置, 并设置保护
      - 填充 pthread 内容, 其中 specific 存放属于线程的全局变量
      - 线程栈放入 stack_used 链表中(另外 stack_cache 链表记录回收缓存的线程栈)
  4. 设置运行函数, 参数到 pthread 中
  5. 调用 create_thread 创建线程
      - 设置 clone_flags 标志位, 调用 `__clone`
      - clone 系统调用返回时, 应该要返回到新线程上下文中, 因此 `__clone` 将参数和指令位置压入栈中, 返回时从该函数开始执行
  6. 内核调用 `__do_fork`
      - 在 copy_process 复制 task_struct 过程中, 五大数据结构不复制, 直接引用进程的
      - 亲缘关系设置: group_leader 和 tgid 是当前进程; real_parent 与当前进程一样
      - 信号处理: 数据结构共享, 处理一样
  7. 返回用户态, 先运行 start_thread 同样函数
      - 在 start_thread 中调用用户的函数, 运行完释放相关数据
      - 如果是最后一个线程直接退出
      - 或调用 `__free_tcb` 释放 pthread 以及线程栈, 从 stack_used 移到 stack_cache 中

  2019-05-14

   1

   17
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  jacy

  pstree -apl pid看进程树
  pstack pid 看栈

  作者回复: 赞

  2019-08-01

  

   12
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  why

  老师, 多线程的内核栈是共享的吗, 会不会出现问题?

  作者回复: 不共享，进了内核都是单独的任务了

  2019-05-14

  

   5
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  徐凯

  "将这个线程栈放到 stack_used 链表中，其实管理线程栈总共有两个链表，一个是 stack_used，也就是这个栈正被使用；另一个是 stack_cache，就是上面说的，一旦线程结束，先缓存起来，不释放，等有其他的线程创建的时候，给其他的线程用。" 这一段是线程池的意思么 如果是的话 既然内部已经有这个设计 我们有时候还要在程序中自己去设计一个呢？

  作者回复: 内核没有线程池的概念，把线程弄一个池子，是业务层做的。这里只是内核栈的复用。

  2019-05-10

  

   5
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  Geek_b8928e

  创建进程的话，调用的系统调用是 fork，在 copy_process 函数里面，会将五大结构 files_struct、fs_struct、sighand_struct、signal_struct、mm_struct 都复制一遍，从此父进程和子进程各用各的数据结构。而创建线程的话，调用的是系统调用 clone，在 copy_process 函数里面， 五大结构仅仅是引用计数加一，也即线程共享进程的数据结构。

  2020-03-22

  

   2
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  neohope

  关于clone_flags标志位的含义，可以参考一下这里http://man7.org/linux/man-pages/man2/clone.2.html
  
  If CLONE_THREAD is set, the child is placed in the same thread group as the calling process.
  When a clone call is made without specifying CLONE_THREAD, then the resulting thread is placed in a new thread group whose TGID is the same as the thread's TID. This thread is the leader of the new thread group.
  
  If CLONE_PARENT is set, then the parent of the new child (as returned by getppid(2)) will be the same as that of the calling process.
  If CLONE_PARENT is not set, then (as with fork(2)) the child's parent is the calling process.

  2019-12-10

  

   2
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  kdb_reboot

  三刷: 感觉应该讲清楚这一点,"角色划分"
  内核态是用来管理的,用户态是提供给用户用的
  这才有了为什么要两个模式来回切换, 以及,真正调度,是内核态来做的,而用户态执行是用户态自己做,这才有了单独的线程栈
  内存模型也很重要
  
  另外想请教个问题:从上下文来理解, 所以说,主线程的栈是用整个用户空间的栈?子线程的栈在进程的堆里面?

  2019-09-28

  

   1
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  humor

  老师之前说过进程默认会有一个主线程，意思是在创建进程的时候也会同时创建一个线程吗？

  作者回复: 不会，这个进程的task_struct就代表这个线程

  2019-05-30

   1

   1
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  nora

  之前总是认为线程和进程都占用了内核的taskstruct 认为实际上线程进程没啥区别，这篇文章真是醍醐灌顶啊，谢谢老师。

  作者回复: 赞，加油

  2019-05-18

  

   1
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  lfn

  所以，线程局部变量其实是存储在每个线程自己的用户栈里咯？

  作者回复: 是的

  2019-05-10

  

   1
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  相逢是缘

  1、pthread_create 不是一个系统调用，是 Glibc 库的一个函数
  2、在内核里一样，每一个进程或者线程都有一个 task_struct 结构，线程在用户态也有一个用于维护线程的结构，就是这个 pthread 结构
  3、创建线程栈
  ----用户态int err = ALLOCATE_STACK (iattr, &pd);
  ---程属性里面设置过栈的大小，需要你把设置的值拿出来
  ---为了防止栈的访问越界，在栈的末尾会有一块空间 guardsize
  ---其实线程栈是在进程的堆里面创建的get_cached_stack
  ---如果缓存里面没有，就需要调用 __mmap 创建一块新的
  ---线程栈也是自顶向下生长的，还记得每个线程要有一个 pthread 结构，这个结构也是放在栈的空间里面的。在栈底的位置，其实是地址最高位。
  ---计算出 guard 内存的位置，调用 setup_stack_prot 设置这块内存的是受保护的
  ---开始填充 pthread 这个结构里面的成员变量 stackblock、stackblock_size、guardsize、specific。
  ---将这个线程栈放到 stack_used 链表中，使用完之后放到stack_cache中
  ---其实有了用户态的栈，接着需要解决的就是用户态的程序从哪里开始运行的问题
  pd->start_routine = start_routine;
  pd->arg = arg;
  pd->schedpolicy = self->schedpolicy;
  pd->schedparam = self->schedparam;
  /* Pass the descriptor to the caller. */
  *newthread = (pthread_t) pd;
  atomic_increment (&__nptl_nthreads);
  retval = create_thread (pd, iattr, &stopped_start, STACK_VARIABLES_ARGS, &thread_ran);
  start_routine 就是咱们给线程的函数，start_routine，start_routine 的参数 arg，以及调度策略都要赋值给 pthread
  
  ----内核态
  --系统调用__clone
  将线程要执行的函数的参数和指令的位置都压到栈里面，当从内核返回，从栈里弹出来的时候，就从这个函数开始
  --在 copy_process 复制 task_struct 过程中, files、fs、sighand、mm、五大数据结构不复制, 直接引用进程的
  --亲缘关系：新进程group_leader就是自己，tgid就是他的pid，real_parent 是当前的进程。新线程group_leader是当前进程的，tgid是当前进程的tgid，real_parent 是当前集成的real_parent；
  --信号处理：共享信号
  
  4、用户态执行线程
  --所有的线程统一的入口start_thread
  --用户的函数执行完毕之后，会释放这个线程相关的数据
  a、线程数目也减一，如果这是最后一个线程了，就直接退出进程
  b、_free_tcb 用于释放 pthread，__free_tcb 会调用 __deallocate_stack 来释放整个线程栈，放到缓存的线程栈列表 stack_cache 中；

  2020-08-15

  

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  爱听故事的人想会讲故事

  刘老师，这里创建线程，并没有提内核栈，那内核栈在线程间是共享的么？

  2020-06-23

  

  
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  蹦哒

  老师、同学们，不知道如下认识是否正确呢：
  1.原来线程存在的价值是复用进程的部分内存（引用五大结构），又是一个享元模式（Flyweight Design Pattern）的体现
  2.线程函数局部变量在用户态的线程栈中（是在进程的堆里面创建的），独立的内存块，所以多线程之间无需考虑共享数据问题；而进程的全局变量，由于多线程是共享了进程数据，再加上各个线程在内核中是独立的task被调度系统调度，随时会被抢占并且访问同一个全局变量，所以多线程之间需要做共享数据保护

  作者回复: 是的

  2020-06-14

  

   1
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  honnkyou

  在 start_thread 入口函数中，才真正的调用用户提供的函数，
  是指pd->start_routine吗？

  2020-03-31

  

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  小橙子

  在 copy_process 的主流程里面，无论是创建进程还是线程，都会初始化 struct sigpending pending，也就是每个 task_struct，都会有这样一个成员变量。
  
  但是文中给的实例 创建线程因为有clone_thread 这个flag，就直接返回了，并没有调用nit_sigpending(&p->pending);

  2020-03-05

  

  
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  周佳

  老师好，这里线程创建后的调度是否是和进程创建后的调度一样的逻辑呢？

  2020-01-13

  

  
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  garlic

  进程线程查看命令：ps，top，pidstat，pstree
  函数栈查看打印命令：
   pstack
  jstack (java)
  gdb (C/C++/go)
  kill -SIGQUIT [pid] (go)
  
  相关API:
  
  C:
  glibc backtrace
  Boost stacktrace
  libunwind
  
  Java:
  getStackTrace;
  
  go:
  panic
  debug.PrintStack
  pprof.Lookup("goroutine").WriteTo
  runtime.Stack
  
  python
  traceback objects
  StackSummary Objects
   笔记链接 https://garlicspace.com/?p=1678&preview=true
  

  2019-10-12

  

  
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  空格

  不知道我的理解对不对？线程fork后内核态会创建task_struct，之后还是会尝试wakeup_preempt_entity，然后之后接受调度，调度成功后才会在用户态执行start_thread方法？不知道我这个理解对不对？

  2019-09-18

  

  
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  tuyu

  老师, 我最近在看k8s专栏, docker的原理是使用clone的namespace参数, 所以容器的创建, 实际上是线程的创建吗

  作者回复: 在容器那一节会讲的，clone有个特殊的参数操作namespace。其实clone和fork底层调用的是差不多的

  2019-08-26

  

  