Linux 进程线程详解

在 Linux 的 top 和 ps 命令中，默认看到最多的是 pid (process ID)，也许你也能看到 lwp(thread ID) 和 tgid(thread group ID for the thread group leader)等等，而在 Linux 库函数和系统调用里也许你注意到了 pthread id 和 tid 等等。还有更多的 ID，比如 pgrp (process group ID), sid (session ID for the session leader) 和 tpgid (tty process group ID for the process group leader)。概念太多可能很晕，但是只要对Linux的进程和线程的基本概念有准确的理解，这些 ID 的含义都迎刃而解。下面将介绍进程和线程的核心概念，并以一个示例程序来验证这些ID之间的关系。

Linux的进程和线程

Linux 的进程和线程有很多异同点，可以 Google 下。但只要能清楚地理解一下几点，则足够理解 Linux 中各种 ID 的含义。

• 进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位
• 进程是资源的集合，这些资源包括内存地址空间，文件描述符等等，一个进程中的多个线程共享这些资源。
• CPU对任务进行调度时，可调度的基本单位 (dispatchable entity)是线程。如果一个进程中没有其他线程，可以理解成这个进程中只有一个主线程，这个主进程独享进程中的所有资源。
• 进程的个体间是完全独立的，而线程间是彼此依存，并且共享资源。多进程环境中，任何一个进程的终止，不会影响到其他非子进程。而多线程环境中，父线程终止，全部子线程被迫终止(没有了资源)。

上述第一点说明是最基础的，也是最重要的。

初步理解各种ID。基本上按照重要程度从高到低，在分割线下方的IDs不太重要。

• pid: 进程ID。

• lwp: 线程ID。在用户态的命令(比如 ps)中常用的显示方式。

• tid: 线程ID，等于 lwp。tid 在系统提供的接口函数中更常用，比如 syscall(SYS_gettid) 和 syscall(__NR_gettid)。

• tgid: 线程组ID，也就是线程组 leader 的进程ID，等于 pid。

• pgid: 进程组ID，也就是进程组 leader 的进程ID。

• pthread id: pthread 库提供的ID，生效范围不在系统级别，可以忽略。

• sid: session ID for the session leader。

• tpgid: tty process group ID for the process group leader。

  从上面的列表看出，各种ID最后都归结到 pid 和 lwp(tid) 上。所以理解各种ID，最终归结为理解 pid 和 lwp(tid) 的联系和区别。

下面的图是一张描述父子进程，线程之间关系的图。

上图很好地描述了用户视角(user view)和内核视角(kernel view)看到线程的差别：

• 从用户视角出发，在 pid 42 中产生的 tid 44 线程，属于 tgid 42。甚至用 ps 和 top 的默认参数，你都无法看到 tid 44 线程。
• 从内核视角出发，tid 42 和 tid 44 是独立的调度单元，可以把他们视为 pid 42 和 pid 44。

需要指出的是，有时候在Linux中进程和线程的区分也是不是十分严格的。即使线程和进程混用，pid 和 tid 混用，根据上下文，还是可以清楚地区分对方想要表达的意思。上图中，从内核视角出发看到了 pid 44，是从调度单元的角度出发，但是在 top 或 ps 命令中，你是绝对找不到一个 pid 为44的进程的，只能看到一个 lwp(tid) 为44的线程。