linux下的线程ID和进程ID

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　在描述线程ID和进程ID之前我们先来分清楚几个概念：

1. 用户级线程和内核级线程

1. 什么是用户级线程？

   用户级线程内核的切换由用户态程序自己控制内核切换,不需要内核干涉，少了进出内核态的消耗，但不能很好的利用多核Cpu,目前Linux pthread大体是这么做的。

2. 什么是内核级线程？

   切换由内核控制，当线程进行切换的时候，由用户态转化为内核态。切换完毕要从内核态返回用户态，被称为内核支持的线程或轻量级进程。

   关于用户级线程和内核级线程可参考：
   https://blog.youkuaiyun.com/cloudeagle_bupt/article/details/26624419

2. 进程ID，内核线程ID，用户态线程ID

1. 进程ID

   这里所说的进程ID指我们通过fork创建子进程，子进程和父进程在内核中独立运行，并且一个进程对应一个进程描述符(PCB)，PCB中包含了进程的ID，通过getpid返回当前进程ID

2. 内核线程ID

   linux下，内核中，并不存在线程这一说，而是通过复制了进程的PCB作为标识自己（线程），作为进程的一个执行分支；既然有进程描述符（PCB）标识，自然就有一个标识符（ID）来标识着我是你（进程）的哪一个分支，这个标识符（ID）就是内核中的线程ID，通过syscall获得

3. 用户态线程ID

   上面提到用户级线程，对线程的操控是由用户自己来完成，那么对此线程操控，用户知道你是哪一个线程，故此又有了用户态的线程ID；这里我们通过pthread_self()函数获得
   注：这里的ID是一个地址，而不是向上面两个ID是一个整数，下面验证

3. 线程组

1. 什么是线程组？

   多线程的进程又被称为线程组，线程组内的每一个线程在内核之中都存在一个进程描述符（task_struct）与之对应。
   个人理解：其实就是拥有多个线程的进程的描述符，一个结构体，里面存放着自己的一些信息，并且还有标识自己是这些多线程的领头的信息

   struct task_struct{
   ...
   pid_t pid;//内核级线程id，(个人猜测：内核看到他是一个进程，所以为pid)
   pid_t tgid;//用户级进程id,（个人猜测：用户看到他是一个线程，所以为tgid）
   ...
   struct task_struct *group_leader;//线程组指针，指针指向自己，表示是主线程
   ...
   struct list_head thread_group;//标识我是一个线程组
   ...
   };

2. 线程组ID？

   线程组的ID和主线程ID保持一致

3. 线程组的特点？

   1. 线程组内的第一个线程，在用户态被称为主线程(main thread)，在内核中被称为group leader。
   2. 内核在创建第一个线程时，会将线程组的ID的值设置为第一个线程的线程ID，group_leader指针则指向自身，即主线程的进程描述符。
   3. 即线程组内存在一个线程，线程ID等于进程ID，该线程被称为主线程。
   4. 在进程中有父进程的概念，但是在线程中所有的线程都是对等关系。

下来我们通过实例来看一下线程ID和进程ID以及线程组

4. 获取线程ID函数

1. 内核级线程ID ——syscall()

   
   #include <sys/syscall.h>
   
   pid_t tid;
   tid = syscall(SYS_gettid);

2. 用户态线程ID ——-pthread_self()　

       #include <pthread.h>
       pthread_t pthread_self(void);
       返回值：成功返回0，失败返回错误码

实例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/syscall.h>
void* thread_run(void* arg)
{
    (void)arg;
    pid_t pid = syscall(SYS_gettid);

    while(1){
        printf("I am thread->进程ID：%d ->内核线程ID：%d ->用户态线程ID：%lx\n",getpid(),pid,pthread_self());
        sleep(1);
    }

}
int main()
{
    pid_t pid = syscall(SYS_gettid);//获取内核中的线程ID

    int ret;
    pthread_t tid;

    ret = pthread_create(&tid,NULL,thread_run,NULL);
    if(ret != 0){
        perror("pthread_create");
        exit(1);
    }

    while(1){
        printf("I am main  ->进程ID：%d ->内核线程ID：%d ->用户态线程ID：%lx\n",getpid(),pid,pthread_self());
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

结果：

1. 进程ID、用户级线程ID、内核级线程ID

   

2. 线程组ID