理清Linux中的各种用户ID关系

本文深入解析了操作系统中进程在尝试打开文件时的权限测试流程,包括超级用户权限、文件所有者权限、文件所属组权限及文件其他权限的测试机制。详细介绍了用户登录后与程序文件交互的过程,以及在不同情况下用户执行程序产生的具体效果。
作者:lvyilong316

绿色代表进程(进程的性质)橙色代表文件(文件的性质)。当进程试图打开文件时,内核会进行如下权限测试:

0. 若进程的有效用户ID0(超级用户),则允许访问。

1. 若进程的有效用户ID等于文件的所有者ID,那么进行文件所有者访问权限的测试(与open的参数对比),对应图中的1

2. 若进程的有效组ID或进程的附加组ID之一等于文件的组ID,则进行文件所属组的权限测试,对应图中的2.

3. 测试文件的Other访问权限。

注:如果第1步中进程有效用户ID等于文件所有者ID,但相应权限的测试不符合,则不会进入第2步的组测试。对于2,3步也同理。

下面看一下一个用户执行进程的过程:


(1) 每个用户登录后都对应一个uid,一个gid,一组附加组id,如上图红色部分。

(2) 每个程序文件(黄色部分)和普通文件一样拥有文件所有者id,文件所有组id,并具有相应rwx权限。

(3) 用户打开文件时进行图1描述流程的x权限测试(只不过此时不是进程而是用户)。

(4) a.用户是超级用户或b.用户id和文件所有者id相同且文件所有者具有x权限或c.用户的gid和文件的所属组id相同且文件所属组具有x权限或d.文件的other具有x权限,则用户可执行此程序,产生进程(上图绿色部分)。

(5) 用户的uid变成进程的实际用户id,用户的gid变成进程的实际组id,用户的附加组id变成进程的附加组id

(6) 当程序文件没有设置设置用户id位(SUID设置组idSGID)位时进程的有效用户id等于进程的实际用户id,进程的有效组id等于进程的实际组id

(7) 当程序文件设置了设置用户id位(SUID时,进程的有效用户id保存到进程“保存的设置用户id”,之后进程的有效用户id变为程序文件的所有者id

(8) 当程序文件设置了设置组idSGID)位时,进程的有效用户组id保存到进程“保存的设置用户组id”,之后进程的有效用户组id变为程序文件的所有组id

<think>好的,我现在需要处理用户关于Linux线程和pthread_create函数的问题。首先,用户问的是“Linux thread vs pthread_create 用法及区别”,这让我想到用户可能对线程的基本概念和具体函数的使用有疑问。我需要先理清Linux中的线程实现以及pthread_create的作用。 根据提供的引用资料,特别是引用[4]提到,LinuxThreads使用sys_clone系统调用,每个线程实际上是一个进程,共享部分资源。这说明在Linux中,线程的实现与进程密切相关,可能和用户在其他操作系统(比如Windows)中了解的线程模型不同。需要解释Linux的线程模型,比如用户级线程和内核级线程的区别,但根据引用[4],LinuxThreads可能更偏向于使用轻量级进程来实现线程。这可能涉及到线程与进程的关系,以及内核如何管理线程。 接下来,pthread_create函数是POSIX线程库中的函数,用于创建线程。引用[1]、[2]、[3]都给出了函数的原型:int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg); 需要解释每个参数的作用,比如thread指针用于存储线程ID,attr是线程属性,start_routine是线程函数,arg是传递给函数的参数。 用户可能对线程和进程的区别不太清楚,需要简要对比。比如线程共享同一进程的资源,而进程有独立的地址空间。同时,Linux中的线程实现可能与其他系统不同,比如引用[4]指出,每个线程实际上是一个进程,这可能让用户困惑。需要解释Linux的线程模型,比如使用clone系统调用创建线程,共享内存空间等资源,而进程使用fork创建,不共享这些资源。 然后,关于pthread_create的用法,需要给出一个简单的代码示例,展示如何创建线程,并说明注意事项,比如线程的结束和资源释放。引用[5]提到,如果线程是joinable状态,必须调用pthread_join来释放资源,否则会出现类似僵尸进程的情况。因此,在示例代码中需要包含pthread_join的调用,或者说明使用pthread_detach来避免资源泄漏。 此外,用户可能想知道线程创建失败的可能原因,比如返回错误码11(EAGAIN),根据引用[5],可能是资源限制,如线程数超过系统限制,或者内存不足。需要提到如何处理这些错误,比如检查返回值并采取相应措施。 最后,可能需要总结Linux线程和pthread_create的关系:pthread_create是POSIX标准中创建线程的接口,而Linux通过特定的系统调用(如clone)来实现线程,这些细节被封装在pthread库中,用户只需调用标准函数即可。 需要确保回答结构清晰,分点说明线程与进程的区别,pthread_create的用法,参数解释,示例代码,以及常见问题和解决方法。同时,引用提供的资料来支持回答,比如引用[4]关于Linux线程实现的细节,引用[5]关于资源释放的问题。</think>### Linux线程与pthread_create的关系及用法解析 #### 一、Linux线程的本质 Linux系统中的线程通过轻量级进程(Lightweight Process, LWP)实现,使用`clone()`系统调用创建[^4]。每个线程拥有独立的栈和寄存器状态,但共享进程的全局变量、文件描述符等资源。这种设计使得: - **与进程的区别**:线程共享内存空间,进程有独立地址空间; - **内核视角**:线程被视作可独立调度的执行单元,但属于同一进程组; - **资源限制**:线程总数受系统进程数限制(可通过`ulimit -u`查看)[^4]。 #### 二、pthread_create函数详解 ##### 1. 函数原型 ```c int pthread_create( pthread_t *thread, // 输出参数,存储新线程ID const pthread_attr_t *attr, // 线程属性(可NULL) void *(*start_routine)(void *), // 线程入口函数 void *arg // 传递给入口函数的参数 ); ``` 返回值:成功返回0,失败返回错误码(如`EAGAIN`表示资源不足)[^1][^2][^3]。 ##### 2. 基础用法示例 ```c #include <pthread.h> #include <stdio.h> void* thread_task(void *arg) { printf("Thread received: %s\n", (char*)arg); return NULL; } int main() { pthread_t tid; char *msg = "Hello from main thread"; // 创建线程 if (pthread_create(&tid, NULL, thread_task, msg) != 0) { perror("pthread_create failed"); return 1; } // 等待线程结束 pthread_join(tid, NULL); return 0; } ``` ##### 3. 关键注意事项 - **属性参数**:通过`pthread_attr_t`可设置栈大小、调度策略等,默认属性为`NULL`; - **资源释放**: - Joinable线程(默认)必须调用`pthread_join`回收资源[^5]; - 或使用`pthread_detach`使线程自动释放资源; - **错误处理**:返回错误码而非设置`errno`,需直接检查返回值。 #### 三、线程与进程的对比 | 特性 | 线程 | 进程 | |--------------------|------------------------------------------|-----------------------| | 创建开销 | 低(共享资源) | 高(需复制资源) | | 通信方式 | 直接共享内存 | IPC(管道、共享内存等)| | 同步机制 | 互斥锁、条件变量 | 信号量、文件锁 | | 系统调用 | `clone()` | `fork()` | | 信号处理 | 以进程为单位分发信号 | 独立处理信号 | #### 四、常见问题与解决方案 1. **线程创建失败(返回11/EAGAIN)** - 原因:超出系统线程数限制或内存不足[^5] - 解决: ```bash ulimit -u # 查看当前用户线程数限制 echo "vm.max_map_count=65530" >> /etc/sysctl.conf # 调整内存映射限制 ``` 2. **僵尸线程问题** - 现象:线程退出后资源未释放 - 方案:必须调用`pthread_join`或设置线程为`detached`状态: ```c pthread_attr_t attr; pthread_attr_init(&attr); pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED); pthread_create(&tid, &attr, thread_func, NULL); ``` 3. **线程安全函数** - 使用`_r`后缀的线程安全版本(如`strtok_r`替代`strtok`); - 避免在信号处理函数中调用非异步信号安全函数。 #### 五、Linux线程实现演进 - **LinuxThreads**:早期实现,存在管理线程瓶颈(通过`__pthread_manager_thread`管理)[^4]; - **NPTL(Native POSIX Thread Library)**:现代实现,支持更高效的线程同步和数量扩展。
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