tgid vs pid / struct pid / upid in Linux

最新推荐文章于 2024-09-14 23:31:27 发布

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#linux #操作系统 #内核 #多线程

本文解析了Linux中线程与进程的关系，介绍了线程组ID(tgid)、线程ID(pid)及进程ID(tgid)的区别。深入探讨了task_struct结构、fork与clone系统调用、以及PID在不同命名空间中的表现。

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tgid vs pid

Linux中并没有明确的线程支持
Linux中的线程，即轻量级的进程
从内核角度，以线程为单位，一个线程对应一个task_struct，对应一个pid
从用户角度，以进程为单位，一个进程是多个线程组成的线程组，对应一个tgid（thread group id）
ps/top指令，系统调用getpid()返回的是tgid（用户态）
fork()派生进程，clone()派生线程，fork调用了clone()

task_struct

描述一个线程的信息

struct task_struct  
{  
    //...  
    pid_t pid;  //线程号
    pid_t tgid;   //领头线程号，即进程号
    struct task_struct *group_leader;  //领头线程
    struct pid_link pids[PIDTYPE_MAX];  
    struct nsproxy *nsproxy;  
    //...  
};

group_leader：指向领头线程
nsproxy：指向命名空间域。nsproxy域包含了五个不同类型（uts_namespace、ipc_namespace、mnt_namespace、pid_namspace、net）的命名空间指针

struct pid

struct pid是内核对进程的PID的表示（与线程的pid_t pid区别）
一个struct pid可以对应多个task_struct，即一个进程包含多个线程
一个PID可以对应多个的命名空间（pid_namespace）

struct pid  
{  
        atomic_t count;  
        /* 使用该pid的进程的列表， lists of tasks that use this pid  */
        struct hlist_head tasks[PIDTYPE_MAX];  
        int level;  
        struct upid numbers[1];  
};

count：是指使用该PID的线程（task）的数目
level：该命名空间的层次信息
tasks[PIDTYPE_MAX]：每个数组元素都是一个表头，存储同一类型的task_struct实例（参见task_struct的枚举类型成员：pid_type）
numbers[1]：upid是特定命名空间可见的pid信息。保存了该进程的PID对不同命名空间的upid

struct upid

upid是特定命名空间可见的pid信息

struct upid
{  
    /* Try to keep pid_chain in the same cacheline as nr for find_vpid */
        int nr;  
        struct pid_namespace *ns;  
        struct hlist_node pid_chain;  
};