Linux 线程实现机制分析

　　一个进程可能打开了一些文件,在进程结构task_struct中利用files（struct files_struct *）来保存进程打开的文件结构（struct file）信息,do_fork()中调用了copy_files()来处理这个进程属性；轻量级进程与父进程是共享该结构的,copy_files()时仅增加files->count计数.这一共享任何线程都能访问进程所维护的打开文件,对它们的操作会直接反映到进程中的其他线程.

　　4.CLONE_SIGHAND

　　每一个Linux进程都可以自行定义对信号的处理方式,在task_struct中的sig（struct signal_struct）中使用一个struct k_sigaction结构的数组来保存这个配置信息,do_fork()中的copy_sighand()负责复制该信息；轻量级进程不进行复制,而仅仅增加signal_struct::count计数,与父进程共享该结构.也就是说,子进程与父进程的信号处理方式完全相同,可以相互更改.

　　do_fork()中所做的工作很多,在此不详细描述.对于SMP系统,所有的进程fork出来后,都被分配到与父进程相同的cpu上,一直到该进程被调度时才会进行cpu选择.

　　尽管Linux支持轻量级进程,但并不能说它就支持核心级线程,Linux的"线程"和"进程"实际上处于一个调度层次,共享一个进程标识符空间,这种限制不可能在Linux上实现完全意义上的POSIX线程机制,因此众多的Linux线程库实现尝试都只能尽可能实现POSIX的绝大部分语义,并在功能上尽可能逼近.

　　三.LinuxThread的线程机制

　　LinuxThreads是目前Linux平台上使用最为广泛的线程库,由Xavier Leroy (Xavier.Leroy@inria.fr)负责开发完成,并已绑定在GLIBC中发行.它所实现的就是基于核心轻量级进程的"一对一"线程模型,一个线程实体对应一个核心轻量级进程,而线程之间的管理在核外函数库中实现.

　　1.线程描述数据结构及实现限制

　　LinuxThreads定义了一个struct _pthread_descr_struct数据结构来描述线程,并使用全局数组变量__pthread_handles来描述和引用进程所辖线程.在__pthread_handles中的前两项,LinuxThreads定义了两个全局的系统线程：__pthread_initial_thread和__pthread_manager_thread,并用__pthread_main_thread表征__pthread_manager_thread的父线程（初始为__pthread_initial_thread）.

　　struct _pthread_descr_struct是一个双环链表结构,__pthread_manager_thread所在的链表仅包括它一个元素,实际上,__pthread_manager_thread是一个特殊线程,LinuxThreads仅使用了其中的errno、p_pid、p_priority等三个域.而__pthread_main_thread所在的链则将进程中所有用户线程串在了一起.经过一系列pthread_create()之后形成的__pthread_handles数组将如下图所示：

　　新创建的线程将在__pthread_handles数组中占据一项,然后通过数据结构中的链指针连入以__pthread_main_thread为首指针的链表中.这个链表的使用在介绍线程的创建和释放的时候将提到.

　　LinuxThreads遵循POSIX1003.1c标准,其中对线程库的实现进行了一些范围限制,比如进程最大线程数,线程私有数据区大小等等.在LinuxThreads的实现中,基本遵循这些限制,但也进行了一定的改动,改动的趋势是放松或者说扩大这些限制,使编程更加方便.这些限定宏主要集中在sysdeps/unix/sysv/linux/bits/local_lim.h（不同平台使用的文件位置不同）中,包括如下几个：

　　每进程的私有数据key数,POSIX定义_POSIX_THREAD_KEYS_MAX为128,LinuxThreads使用PTHREAD_KEYS_MAX,1024；私有数据释放时允许执行的操作数,LinuxThreads与POSIX一致,定义PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS为4；每进程的线程数,POSIX定义为64,LinuxThreads增大到1024（PTHREAD_THREADS_MAX）；线程运行栈最小空间大小,POSIX未指定,LinuxThreads使用PTHREAD_STACK_MIN,16384（字节）.

凌众科技专业提供服务器租用、服务器托管、企业邮局、虚拟主机等服务，公司网站：http://www.lingzhong.cn 为了给广大客户了解更多的技术信息，本技术文章收集来源于网络,凌众科技尊重文章作者的版权，如果有涉及你的版权有必要删除你的文章，请和我们联系。以上信息与文章正文是不可分割的一部分,如果您要转载本文章,请保留以上信息，谢谢!